Cataliza si catalizatori

CATALIZA SI CATALIZATORI

1. Clasificarea catalizei

Cataliza enzimatica sau fermentativa:

- in care catalizatorul (fermentul sau enzima) provine din organismele vii, avand o structura complexa, nereproductibila prin sinteza chimica;

Cataliza eterogena:

-catalizatorul este faza distincta de reactanti si/ sau produsi de reactie.

-este mijlocita de catalizatori solizi, reactantii gasindu-se in faza de gaz sau de solutie; poate fi solid-fluid (cataliza de contact), lichid-gaz, lichid-lichid (cataliza cu transfer de faza) 

Cataliza omogena:

-catalizatorul si reactantii sunt componentii unei faze unice, fie gazoasa, fie lichida;

Autocataliza:

-accelerarea reactiilor chimice este datorata unuia dintre reactanti sau produsii de reactie.

Clasificarea catalizatorilor

Dupa natura chimica componentei active:

-catalizatori metalici (metale monolite, aliaje, metale pe suport, metale coloidale, metale scheletice, etc.);

-catalizatori oxizi metalici (oxizi semiconductori si oxizi izolanti);

-catalizatori oxizi micsti (ZnO, Ni₂O₃, Cr₂O₃, etc.);

-catalizatori acizi, baze, saruri anorganice;

-catalizatori compusi de coordinatie ai metalelor tranzitionale.

Dupa starea de agregare pot fi:

- catalizatori gazosi;

- catalizatori lichizi;

- catalizatori solizi.

Dupa proprietatile electrice ale solidului catalitic (clasificare dupa

S.Z. Roginski):

-catalizatori conductori de curent electric (metale si semiconductori) a caror activitate poate fi corelata cu proprietatile electronice ale acestor solide. Astfel de catalizatori sunt activi in procese ca: oxidare, reducere, aditie de hidrogen la compusi nesaturati, dehidrogenare, etc.;

- catalizatori izolanti (oxizi solizi acido-bazici) care au activitate determinata de caracterul lor acid sau bazic si care sunt activi in procese ca: izomerizare, hidratare, deshidratare, polimerizare, cracare, alchilare, etc.

Dupa compozitia chimica a fazei active:

- catalizatori simpli- contin o singura substanta activa;

- catalizatori promotati- contin pe langa substanta activa de baza si o alta substanta sau un amestec de substante care nu au activitate catalitica proprie; prezenta acestora in compozitia catalizatorului, chiar si in concentratii foarte reduse, are drept efect o marire a activitatii, selectivitatii si duratei de functionare a catalizatorului. De aceea, aceste adaosuri se numesc activatori sau promotori.

- catalizatori coactivati - contin pe langa substanta activa de baza si o cantitate, de obicei mica, dintr-o alta substanta sau amestec de substante care au activitate catalitica proprie in procesul considerat. Acest adaos, denumit coactivator, influenteaza favorabil proprietatile catalizatorului.

Dupa metoda de preparare si natura chimica a fazei active

(clasificare dupa I.I.Ioffe):

- catalizatori obtinuti prin precipitare (saruri, oxizi, acizi, baze, geluri monolitice);

- catalizatori pe suport (saruri, oxizi, acizi, baze, metale depuse in

masa unui suport poros);

- catalizatori naturali (silicati, aluminosilicati);

- catalizatori obtinuti prin topire (metale, aliaje, oxizi);

- catalizatori scheletici (metale de tip Raney)

- catalizatori compusi organici, rasini schimbatoare de ioni (polielectroliti) si compusi organo-metalici.

In functie de succesiunea operatiilor unitare folosite in tehnologiile

de obtinere a catalizatorilor solizi, acestia se clasifica:

- catalizatori masici si suporti - contin practic un singur compus chimic. De exemplu: catalizatorul de alumino-silicat folosit in cracarea fractiilor petroliere, cel de cromit de cupru, utilizat in procese de hidrogenare, catalizatorul de molibdat de fier, pentru obtinerea formaldehidei prin oxidarea metanolului.

- catalizatori impregnati pe suporti preformati. Suportul confera textura masei catalitice, asiguraun grad mare de dispersie a componentei active, rezistenta mecanica si stabilizarea catalizatorului finit. Cand suportul poseda si el activitate catalitica individuala, catalizatorul este de tip bifunctional.Acesti catalizatori se obtin prin impregnarea substantei active in masa unui suport.

- catalizatori malaxati-aglomerati- catalizatori obtinuti prin amestecarea

substantelor active cu suportul, sub forma de pulbere sau cu un precursor al suportului. Se formeaza prin aglomerarea si omogenizarea masei solide, calcinarea si activarea catalizatorului finit.

Pe baza analizei unui mare volum de date experimentale, s-au intocmit clasificari empirice ale catalizatorilor folositi in diferite reactii, alegandu-se drept criterii activitatea si selectivitatea catalitica, conform tabelului de mai jos. La baza unor astfel de clasificari empirice stau analogiile functionale ale reactantilor si analogii de mecanism de reactie.

Tabel 1. Clase de catalizatori solizi