रसायन विज्ञान पदार्थों और उनके परिवर्तनों का विज्ञान है, औरयह भी देखें कि उन्हें कैसे प्राप्त करें। यहां तक कि नियमित स्कूल के पाठ्यक्रम में भी, इस तरह के एक महत्वपूर्ण मुद्दे को प्रतिक्रियाओं के प्रकार के रूप में माना जाता है। वर्गीकरण, जिसे बुनियादी स्तर पर स्कूली बच्चों के लिए पेश किया जाता है, ऑक्सीकरण स्थिति में परिवर्तन, पाठ्यक्रम का चरण, प्रक्रिया का तंत्र आदि को ध्यान में रखता है। इसके अलावा, सभी रासायनिक प्रक्रियाओं को गैर-उत्प्रेरक और उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं में विभाजित किया जाता है। उत्प्रेरक की भागीदारी के साथ होने वाले परिवर्तनों के उदाहरण रोजमर्रा की जिंदगी में एक व्यक्ति में सामने आते हैं: किण्वन, क्षय। हम गैर-उत्प्रेरक परिवर्तनों का सामना बहुत कम बार करते हैं।
यह एक रसायन है जो बदल सकता हैबातचीत की गति, लेकिन स्वयं इसमें भाग नहीं लेते हैं। मामले में जब उत्प्रेरक की मदद से प्रक्रिया को तेज किया जाता है, तो हम सकारात्मक उत्प्रेरक के बारे में बात कर रहे हैं। इस घटना में कि प्रक्रिया में जोड़ा गया पदार्थ प्रतिक्रिया दर को कम करता है, इसे अवरोधक कहा जाता है।
सजातीय और विषम कटैलिसीस में अंतर होता हैवह चरण जिसमें प्रारंभिक पदार्थ होते हैं। यदि उत्प्रेरक सहित अंतःक्रियाओं के लिए आरंभिक घटक एक ही समुच्चय में होते हैं, तो समरूप उत्प्रेरक उत्पन्न होता है। मामले में जब विभिन्न चरण के पदार्थ प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, तो विषम कटैलिसीस होता है।
कैटेलिसिस केवल एक उपकरण नहीं हैउपकरणों की उत्पादकता में वृद्धि, इससे प्राप्त उत्पादों की गुणवत्ता पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। इस घटना को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि अधिकांश उत्प्रेरकों की चयनात्मक (चयनात्मक) कार्रवाई के कारण, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया तेज हो जाती है, और साइड प्रोसेस कम हो जाते हैं। अंततः, परिणामी उत्पाद महान शुद्धता के होते हैं; पदार्थों के अतिरिक्त शुद्धिकरण की कोई आवश्यकता नहीं होती है। उत्प्रेरक की चयनात्मकता कच्चे माल की गैर-उत्पादन लागतों में एक वास्तविक कमी प्रदान करती है, एक अच्छा आर्थिक लाभ।
उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं के अलावा और क्या हैं? एक सामान्य हाई स्कूल के उदाहरण बताते हैं कि उत्प्रेरक का उपयोग करने से प्रक्रिया कम तापमान पर चल सकती है। प्रयोग इस बात की पुष्टि करते हैं कि इसका उपयोग ऊर्जा लागत में उल्लेखनीय कमी की उम्मीद के लिए किया जा सकता है। यह विशेष रूप से आधुनिक परिस्थितियों में महत्वपूर्ण है, जब दुनिया में ऊर्जा संसाधनों की कमी है।
किस उद्योग में उत्प्रेरक हैंप्रतिक्रियाओं? ऐसे उद्योगों के उदाहरण: नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड, हाइड्रोजन, अमोनिया, पॉलिमर, तेल शोधन का उत्पादन। कैटालिसिस का उपयोग व्यापक रूप से कार्बनिक अम्ल, मोनोहाइड्रिक और पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल, फिनोल, सिंथेटिक रेजिन, रंजक और फार्मास्यूटिकल्स के उत्पादन में किया जाता है।
कई उत्प्रेरक हो सकते हैंदिमित्री इवानोविच मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली में पाए जाने वाले पदार्थ, साथ ही साथ उनके यौगिक। सबसे आम त्वरक हैं: निकल, लोहा, प्लैटिनम, कोबाल्ट, एलुमिनोसिलिकेट्स, मैंगनीज ऑक्साइड।
चयनात्मक कार्रवाई के अलावा, उत्प्रेरक के पास उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ति है, वे उत्प्रेरक जहरों का विरोध करने में सक्षम हैं, और आसानी से पुनर्जीवित (बहाल) हैं।
चरण की स्थिति के अनुसार, उत्प्रेरक सजातीय प्रतिक्रियाओं को गैस-चरण और तरल-चरण में विभाजित किया जाता है।
आइए इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं पर एक नज़र डालें। समाधान में, हाइड्रोजन केशन एच +, हाइड्रॉक्साइड बेस आयन OH-, धातु केेशन एम + और पदार्थ जो मुक्त कणों के निर्माण को बढ़ावा देते हैं, रासायनिक परिवर्तन के त्वरक के रूप में कार्य करते हैं।
एसिड की बातचीत में कटैलिसीस का तंत्र औरइसका कारण इस तथ्य में निहित है कि अंतःक्रियात्मक पदार्थों और सकारात्मक आयनों (प्रोटॉन) के उत्प्रेरक के बीच आदान-प्रदान होता है। इस मामले में, इंट्रामोलॉजिकल परिवर्तन होते हैं। इस प्रकार के अनुसार प्रतिक्रियाएं होती हैं:
कटैलिसीस का सिद्धांत न केवल प्रक्रिया को बताता है,लेकिन यह भी संभव पक्ष परिवर्तन। विषम उत्प्रेरक के मामले में, प्रक्रिया त्वरक एक स्वतंत्र चरण बनाता है, प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सतह पर कुछ केंद्रों में उत्प्रेरक गुण होते हैं, या पूरी सतह शामिल होती है।
एक माइक्रोएरेगोनस प्रक्रिया भी है जोमानता है कि उत्प्रेरक कोलाइडल अवस्था में है। यह विकल्प सजातीय से विषम उत्प्रेरक के लिए एक संक्रमणकालीन अवस्था है। इनमें से अधिकांश प्रक्रिया ठोस उत्प्रेरक का उपयोग करके गैसीय पदार्थों के बीच होती है। वे दाने, गोलियां, अनाज के रूप में हो सकते हैं।
एंजाइमेटिक कटैलिसीस व्यापक रूप से हैप्रकृति में आम है। यह बायोकैटोलॉजिस्ट की मदद से है कि प्रोटीन अणुओं का संश्लेषण आगे बढ़ता है, जीवित जीवों में चयापचय होता है। जीवों को शामिल करने वाली कोई भी जैविक प्रक्रिया उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं को बायपास नहीं करती है। महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के उदाहरण: अमीनो एसिड से शरीर-विशिष्ट प्रोटीन का संश्लेषण; वसा, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट का टूटना।
आइए कैटलिसिस के तंत्र पर विचार करें। रासायनिक क्रिया के छिद्रपूर्ण ठोस त्वरक पर होने वाली इस प्रक्रिया में कई प्रारंभिक चरण शामिल हैं:
उत्प्रेरक और गैर-उत्प्रेरक प्रतिक्रियाएं इतनी महत्वपूर्ण हैं कि वैज्ञानिकों ने कई वर्षों तक इस क्षेत्र में अनुसंधान जारी रखा है।
सजातीय कटैलिसीस की कोई आवश्यकता नहीं हैविशेष संरचनाओं का निर्माण। विषम संस्करण में एंजाइमेटिक कटैलिसीस में विभिन्न और विशिष्ट उपकरणों का उपयोग शामिल है। इसके प्रवाह के लिए, विशेष संपर्क उपकरणों को विकसित किया गया है, संपर्क सतह के अनुसार उप-विभाजित किया गया है (ट्यूबों में, दीवारों पर, उत्प्रेरक ग्रिड); एक फ़िल्टरिंग परत के साथ; निलंबित परत; मूविंग पल्सवराइज़्ड उत्प्रेरक के साथ।
उपकरणों में हीट ट्रांसफर को विभिन्न तरीकों से लागू किया जाता है:
रसायन विज्ञान में सूत्रों का विश्लेषण, कोई भी ऐसी प्रतिक्रियाएं पा सकता है जिसमें अंतिम उत्पादों में से एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, जो प्रारंभिक घटकों की रासायनिक बातचीत के दौरान बनता है।
इस तरह की प्रक्रियाओं को आमतौर पर ऑटोकैटलिटिक कहा जाता है, रसायन विज्ञान में खुद की घटना को ऑटोकैटलिस कहा जाता है।
कई इंटरैक्शन की गति से संबंधित हैप्रतिक्रिया मिश्रण में कुछ पदार्थों की उपस्थिति। रसायन विज्ञान में उनके सूत्र अक्सर "उत्प्रेरक" या इसके संक्षिप्त संस्करण द्वारा प्रतिस्थापित किए गए हैं। वे अंतिम स्टिरियोकेमिकल समीकरण में शामिल नहीं हैं, क्योंकि बातचीत के पूरा होने के बाद वे मात्रात्मक दृष्टिकोण से नहीं बदलते हैं। कुछ मामलों में, कम मात्रा में पदार्थ पर्याप्त रूप से किए गए प्रक्रिया की गति को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त हैं। सिचुएशन जब रिएक्शन वेसल खुद रासायनिक क्रिया के त्वरक के रूप में कार्य करती है, वह भी काफी स्वीकार्य होती है।
रासायनिक प्रक्रिया की दर में परिवर्तन पर उत्प्रेरक के प्रभाव का सार यह है कि यह पदार्थ सक्रिय परिसर में शामिल है, और इसलिए रासायनिक इंटरैक्शन की सक्रियता ऊर्जा को बदलता है।
इस परिसर के विघटन के साथ,उत्प्रेरक का उत्थान। लब्बोलुआब यह है कि इसका सेवन नहीं किया जाएगा, यह बातचीत के अंत के बाद अपरिवर्तित रहेगा। यह इस कारण से है कि एक सक्रिय पदार्थ की एक छोटी मात्रा एक सब्सट्रेट (अभिकारक) के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए काफी पर्याप्त है। वास्तव में, रासायनिक प्रक्रियाओं के दौरान उत्प्रेरक की नगण्य मात्रा का सेवन अभी भी किया जाता है, क्योंकि विभिन्न पक्ष प्रक्रियाएं संभव हैं: इसकी विषाक्तता, तकनीकी नुकसान, एक ठोस उत्प्रेरक की सतह की स्थिति में परिवर्तन। रसायन विज्ञान के सूत्रों में उत्प्रेरक शामिल नहीं है।
प्रतिक्रियाएं जिसमें सक्रिय रूप से भाग लेते हैंपदार्थ (उत्प्रेरक), एक व्यक्ति को घेरते हैं, इसके अलावा, वे उसके शरीर में बहते हैं। विषम प्रतिक्रियाओं की तुलना में सजातीय प्रतिक्रियाएं बहुत कम आम हैं। किसी भी मामले में, पहले, मध्यवर्ती परिसर बनते हैं, जो अस्थिर होते हैं, धीरे-धीरे नष्ट हो जाते हैं, और रासायनिक प्रक्रिया के त्वरक के पुनर्जनन (पुनर्प्राप्ति) मनाया जाता है। उदाहरण के लिए, जब मेटाफॉस्फोरिक एसिड पोटेशियम के साथ मिलकर काम करता है, तो हाइड्रोडीइक एसिड उत्प्रेरक का काम करता है। जब अभिकारकों में जोड़ा जाता है, तो एक पीला घोल बनता है। जैसा कि हम प्रक्रिया के अंत तक पहुंचते हैं, रंग धीरे-धीरे गायब हो जाता है। इस मामले में, आयोडीन एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में कार्य करता है, और प्रक्रिया दो चरणों में होती है। लेकिन जैसे ही मेटाफॉस्फोरिक एसिड को संश्लेषित किया जाता है, उत्प्रेरक अपनी मूल स्थिति में लौट आता है। उद्योग में उत्प्रेरक अपरिहार्य हैं, वे रूपांतरण को गति देने और उच्च गुणवत्ता वाले प्रतिक्रिया उत्पादों का उत्पादन करने में मदद करते हैं। हमारे शरीर में जैव रासायनिक प्रक्रियाएं उनकी भागीदारी के बिना भी असंभव हैं।
