Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie CZ.1.07/2.2.00/15.0324 I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Tento projekt je spolufinancován.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie CZ.1.07/2.2.00/15.0324 I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Tento projekt je spolufinancován."— Transkript prezentace:

1 Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie CZ.1.07/2.2.00/ I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

2 I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Chemická katalýza

3 Historie chemické katalýzy – první katalyzovanou anorganickou reakci popsal v roce 1552 Valerius Cordus, který pomocí kyseliny sírové provedl konverzi alkoholu na ether Elizabeth Fulhame (1780 – 1849) – poprvé se slovo katalýza objevilo v knize Alchymie Andrea Libavia z roku 1597 ve spojení s přeměnou obyčejných kovů na stříbro a zlato – studium procesů spojených s hořením – oxidace oxidu uhelnatého probíhá v přítomnosti malého množství vody, které se v průběhu reakce nemění Gottlieb S. Kirchhoff (1764 – 1833) – kyselá hydrolýza škrobu Humphry Davy (1778 – 1829) – hoření plynů v přítomnosti platiny za teplot nižších než obvyklých

4 Mechanismus kyselé hydrolýzy škrobu

5 Johann Wolfgang Döbereiner (1780 – 1849) – hoření vodíku s kyslíkem v přítomnosti platiny probíhá již při pokojové teplotě – konstrukce vodíkové (Döbereinerovy) lampy a– skleněná nádoba s kyselinou b– láhev s otevřeným dnem c– závěs d– zinek e– uzavírací kohout f– tryska g– platinová houba – reakci lze ovlivnit jinými kovy, přičemž průběh reakce je na použitém kovu závislý – vliv platiny na hoření vodíku může být omezen její deaktivací (např. účinkem SO 2 )

6 Kontaktní způsob výroby kyseliny sírové – první patentovaný chemický proces – 1831, Peregrine Phillips – katalyzátory označil za látky, které pouhou svou přítomností vyvolávají chemické reakce, jež by se jinak neuskutečnily J ö ns Jacob Berzelius (1779 – 1848) – zavádí katalýzu jako jev i pojem – katalyzátor je látka, která mění rychlost chemické reakce, aniž se sama stává součástí konečných produktů Fridrich Wilhelm Ostwald (1853 – 1932) – katalyzátor ovlivňuje reakční rychlost, nemá však žádnou spojitost s polohou chemické rovnováhy – katalyzátor urychluje reakci přímou i zpětnou

7 Mechanismus chemické reakce – cesta, kterou je proces chemické přeměny realizován na atomární úrovni – reakční koordináta může být vyjádřena například měnící se délkou chemické vazby, velikostí vazebného úhlu, v případně složitějších molekul a reakcí potom různými kombinacemi těchto parametrů – počet reakčních kroků může být různý – jednokrokové x vícekrokové reakce – mechanismus je reprezentován reakční koordinátou – geometrická veličina vystihující charakter a míru změn ve vzájemném uspořádání atomů v reagujícím systému

8 Mechanismus katalyzované chemické reakce – katalyzátor neovlivňuje rovnováhu chemické reakce – katalyzátor do reakce vstupuje, účastní se reakčních přeměn, a po jejich ukončení zase z reakce vystupuje nezměněn – mechanismus katalyzované reakce je spojen s překonáváním nižší energetické bariéry – homogenní katalýza – reakce se uskutečňuje v jedné fázi (např. roztok) – heterogenní katalýza – reakce se uskutečňuje na fázovém rozhraní (kontaktní katalýza, např. plyn/pevný katalyzátor) – enzymatická katalýza

9 Průmyslová katalýza – původně tepleným rozkladem síranů (kyzových břidlic) Výroba kyseliny sírové – přelom 19. a 20. století, Rudolf Knietsch (BASF) – optimalizace kontaktního způsobu výroby SO 3 katalyzovaného původně platinou, později oxidem vanadičným S + O 2  SO 2 nebo 4 FeS O 2  8 SO Fe 2 O 3

10 – 1903 – Fritz Haber, Walther Nernst – klíčový vliv teploty a tlaku Výroba amoniaku – 1905 – Fritz Haber – aplikace katalyzátorů na bázi železa (1918 Nobelova cena)

11 – výchozími látkami jsou oxid uhelnatý a vodík Výroba uhlovodíků – Fisher-Tropschova syntéza – syntéza probíhá při teplotách 200 – 350 °C v přítomnosti katalyzátorů na bázi železa nebo kobaltu – rozklad uhlovodíků s delšími řetězci na uhlovodíky kratší Krakování ropyFluidní reaktor – reakce je katalyzovaná katalyzátory na bázi zeolitů, reakční teplota cca 500 °C – heterogenní katalýza ve fluidní vrstvě – produktem je směs uhlovodíků, které je nutno dále separovat frakční destilací – v některých případech, například u ropy bohaté na síru, musí být vstupní surovina čištěna (rafinována)

12 – nízkotlaká a nízkoteplotní polymerace ethylenu a propylenu (1963 Nobelova cena) Syntéza polymerů – Ziegler-Nattovy katalyzátory – katalýza v homogenním i heterogenním uspořádání – homogenní katalyzátory – metalocenové komplexy na bázi Ti, Zr nebo Hf – heterogenní katalyzátory – sloučeniny na bázi Ti – mechanismus reakce

13

14 – štěpení nenasycených uhlovodíků v místě násobné vazby a následná kombinace vzniklých fragmentů Metateze neasycených uhlovodíků – homogenní i heterogenní katalyzátory na bázi W, Mo, Ru nebo Rh – mechanismus reakce – Yves Chauvin, Robert H. Grubbs a Richard R. Schrock (2005 Nobelova cena)

15 Konec I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

16 Použitá literatura Fischer O. a kol.: Fyzikální chemie. SPN, Praha Panchartek J., Štěrba V., Večeřa M.: Reakční mechanismy v organické chemii. SNTL, Praha Lindström B., Pettersson L. J., CATTECH 7, 2003, Hamburg Museum


Stáhnout ppt "Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie CZ.1.07/2.2.00/15.0324 I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Tento projekt je spolufinancován."

Podobné prezentace


Reklamy Google