Phản ứng xúc tác dị thể 3

Giáo trình này trình bày những kiến thức cơ bản của lĩnh vực xúc tác dị thể.

Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể

Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ:

9 Đặc trưng: có sự di chuyển proton và

hình thành các liên kết cho nhận ä

9 Xúc tác: các axit-bazơ

tác axit) / ion cacbonyl (xúc tác bazơ)

bằng aluminosilicat, hydrat hóa,

dehydrat hóa, thủy phân, đồng phân

Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể

Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ:

X ù t ù b ơ kh â ù i t ø

y Xúc tác bazơ không có vai trò quan

trọng Ỉ ít được nghiên cứu

y Xúc tác axit Ỉ là loại xúc tác quan

trọng trong công nghiệp

Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể

Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ

Theo quan điểm thuyết phức chất hoạt động: trên bề mặt xúc tác rắn tồn tại:

tr ng tâm a it kiể Bronsted ( ùc tác proton)

y trung tam axit kieu Bronsted (xuc tac proton)

y trung tâm axit Lewis (xúc tác aproton)

Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể

Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ

Các cation nằm phía ngoài của mạng tinh thể là trung tâm axit Lewis

anion chứa hydro có thể phân

ly cho proton - trung tâm axit

anion là trung tâm bazơ Lewis y p g

Bronsted

anion la trung tam bazơ Lewis

Nước hấp phụ trên trung

tâm axit Lewis phân ly

cho trung tâm axit

B t d

Bronsted

Độ axit

y Axit rắn thường có độ oxy hóa không đổi

y Độ axit phụ thuộc vào bản chất nguyên tố và thành

phần của chất rắn

y Phương pháp xác định độ axit (nồng độ các tâm axit, lực axit của các trung tâm):ï g )

¾ Chuẩn độ (trong nước, dung dịch không nước với chất chỉ thị khác nhau)

¾ Hấp phụ và giải hấp phụ (đầu độc, sắc ký khí) p p ï g p p ï ( ä y )

¾ Phương pháp vật lý (hồng ngoại, tử ngoại, phổ vô tuyến,

trao đổi đồng vị …).

Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm riêng nên cần dùng đồng thời nhiều phương pháp để kết hợp, bổ sung cho nhau.

Một số cơ chế xúc tác axit

Một số cơ chế xúc tác axit bazơ bazơ

Cơ chế proton hóa:

y hình thành ion cacbony từ olefin

ion hydrua (H-)

z hình thành ion cacbony từ parafin

(không thuận lợi về mặt nhiệt động)

Xúc tác Ỉ làm bền vững hệ R + và H – nhờ các trung tâm

proton và aproton (Bronsted và Lewis)

proton va aproton (Bronsted va Lewis)

Tạo ion cacbony = trung tâm proton (Bronsted) ï y g p ( )

Ví dụ:

Khi có trung tâm proton tham gia:

y ankan có thể proton hóa theo cơ chế

y ankan co the proton hoa theo cơ che

,

olefin ion

ion không bền

olefin ion

cacbony ben

vững

Tạo ion cacbony = trung tâm aproton (Lewis) ï y g p ( )

Trung tâm aproton là các nguyên tử nằm trên bề mặt chất xúc tác rắn chưa bão hòa phối trí

Tạo ion cacbony = olefin khơi mào

y olefin làm cho dễ dàng hình thành ion cacbony

z Tiếp theo, chuyển hydrua từ ankan sang ion cacbony

đã được hình thành ở trên (mà không phải sang [H+]s)

z Phản ứng tiếp tục xảy ra không cần olefin khơi mào

•theo cơ chế aproton thì olefin khơi mào như sau:

z Tiếp theo, chuyển hydrua từ ankan sang ion cacbony p , y y g y

đã được hình thành ở trên

z Phản ứng tiếp tuc xảy ra không cần olefin khơi mào

z Phan ưng tiep tục xay ra khong can olefin khơi mao

y hai cơ chế trên đươc xem là đáng

tin cậy

Biến đổi của ion cacbony, tùy theo độ bền, có

th å di ã th ù hướ h û á

thể diễn ra theo các hướng chủ yếu sau:

(a) (b)

(a), (b), (c), (d):

tao ion tạo ion cacbony