Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
4.22. Обсуждая катализ с самых общих позиций, можно ли дать ответ на следующий вопрос: каким образом катализаторы ускоряют химические реакции? Что является мерой каталитической активности и насколько катализаторы различаются по этой величине? Какую роль играют промоторы катализаторов? Насколько важна селективность катализаторов? На какие характеристики катализаторов влияют каталитические яды?
4.23. Чем вызвано разделение величин энергий активации каталитических реакций на истинные ЕС1,2...) и эффективные {E11^)? Какие соотношения между эффективными и истинными величинами энергий активации устанавливаются для разных каталитических реакций? Значения эффективной энергии активации обычно определяют скорость химических реакций. Могут ли существовать реакции, скорость которых не зависит от величины энергии активации? Если ответ положительный, то какой же тогда фактор определяет скорость таких реакций?
4.24. Что выражают каталитические циклы? Рассмотрите в качестве примера каталитический цикл гомогенной реакции гидрирования алкенов. Какую роль в этом цикле играет образование и распад координационного соединения? Какими свойствами должен обладать комплекс Rh(I),4To6bi выполнять функции катализатора? Какие особенности проявляются в других типах каталитических циклов
Кинетика химических реакций
239
при гомогенном катализе? Как выражается зависимость скорости гомогенных каталитических реакций от концентраций реагентов и катализатора? Какие достоинства и недостатки гомогенного катализа следует иметь в виду при его использовании?
4.25. Что представляют собой однофазные и многофазные катализаторы для гетерогенного катализа? Чем определяется удельная поверхность катализаторов? Какова природа активных центров на поверхности катализаторов? Какие активные центры обладают свойствами кислоты Бренстеда, основания и кислоты Льюиса? Какими свойствами должны обладать активные центры катализаторов окислительно-восстановительных реакций? Как можно объяснить действие металлических активных центров катализаров на молекулы реагентов, активацию и диссоциацию молекул? Каким образом энергия образующихся связей может влиять на эффективность катализа?
4.26. Хемосорбцию представляют как стадию гетерогенного катализа. Какая аналогия существует между хемосорбцией молекул при гетерогенном катализе и координированием их ионами металлов при гомогенном катализе? Какую взаимосвязь можно проследить между эффективностью гетерогенного катализа и прочностью образующихся при хемосорбции соединений (на примере реакции разложения муравьиной кислоты на поверхности металлов)? Почему металлы платиновой группы проявляют наибольшую каталитическую активность в ряде реакций по сравнению с другими металлами? Какая стадия гетерогенного каталитического процесса является скоростьопределяющей для реакции синтеза аммиака из H2 и N2 и какой материал выбирается в качестве катализатора для этой реакции? Чем объясняется выбор соединений ванадия в качестве катализатора реакции окисления SO2 кислородом? Какая взаимосвязь существует между скоростью гетерогенных каталитических реакций и изотермами хемосорбции?
4.27. Что представляют собой ферменты, являющиеся катализаторами при ферментативном катализе? Как записывают ферментативную каталитическую реакцию в форме уравнения? Как можно представить активный центр в структуре фермента? Что происходит с белком-субстратом при его взаимодействии с активным центром фермента? Чем объясняется исключительно высокая селективность ферментативного катализа и его способность ускорять реакции вплоть до 1015 раз? Каким уравнением выражается скорость ферментативных каталитических реакций? Что представляет собой константа Михаэльсоиа /см? Как соотношение между величинами км и исходных концентраций субстрата Cs0 определяет форму кинетического уравнения? В каком случае скорость реакции не зависит от концентрации субстрата?
4.28. Дайте определение когерентности. Как когерентность проявляется в химических реакциях? Колебательный режим некоторых реакций связан с автокатализом. Как автокатализ влияет на величину скорости реакции? По какой причине может происходить замедление реакции? При каких условиях может осуществляться полный цикл колебания скорости реакции? Объясните природу колебательного режима реакции Белоусова - Жаботинского.
4.29. Приведите основные положения когерентной химии. В чем различие макроскопической и квантовой когерентности? Что означает понятие «волновой пакет»? Каково поведение волнового пакета на поверхности потенциальной энер
240
В.В. Вольхин. Общая химия
гии (в адиабатическом потенциале)? Что может происходить с волновым пакетом при его периодическом происхождении точки бифуркации? Какую роль в поведении волнового пакета играет явление интерференции? На какой стадии процесса и каким путем образуется продукт реакции? Каким образом явление дефазирования отражается на выходе продукта? Объясните природу квантовой когерентности на примере поведения спиновых пар. Как осцилляция между триплетным и синглетным состоянием молекул или радикалов влияет на образование продукта реакции? Что с точки зрения химика означает переход от хаоса к упорядоченным ансамблям частиц и обратный переход? Как эти переходы отражаются на возможности управления химическими реакциями? Обсудите перспективы когерентной химии.
