Advanced Search

المحرر موضوع: كيمياء الحفز (1- 2)  (زيارة 1976 مرات)

0 الأعضاء و 1 ضيف يشاهدون هذا الموضوع.

يونيو 16, 2008, 10:06:49 مساءاً
زيارة 1976 مرات

عين المستقبل

  • عضو مبتدى

  • *

  • 26
    مشاركة

    • مشاهدة الملف الشخصي
كيمياء الحفز (1- 2)
« في: يونيو 16, 2008, 10:06:49 مساءاً »
بسم الله الرحمن الرحيم
أالأخوة الأفاضل بعد أن تناولت في المشاركة السابقة والذي  أتمنى أن نكون قد استفدنا  وقد عرفنا ولو  أساسيات  أو معنى هذه المادة (كيمياء الحفز) ...
وسوف أستعرض اليوم  معكم موضوع أخر من هذه المادة ويتمثل بدراسة العامل الحفاز ونشاطه والعوامل المؤثرة على فعاليته .
العامل الحفاز يحدد اتجاه التفاعل :ـ
نجد أن معظم التفاعلات المحفزة تكون لها طبيعة خاصة تختلف عنها بالنسبة للتفاعلات غير المحفزة ، وللتعرف على هذه الطبيعة ، نأخذ على سبيل المثال ، التحلل الحراري لثنائي ايثيل أيثر .
فقد وجد أن مركب ثنائي ايثيل إيثر ، يتحلل حرارياً في عدم وجود العامل الحفاز ، ليعطي النواتج ، ميثان ، وإيثيلين ، وأول أكسيد الكربون ، طبقاً للمعادلة التالية:
C2H5 O C2H5                  CH4  + ½  CH2 =  CH2  +  CO
ولكن في وجود العامل الحفاز ( اليود ) فإن ثنائي إيثيل أثير يتحلل حرارياً بسرعة كبيرة ( تعادل 10.000 مرة في وجود العامل الحفاز ) حيث يعطي نواتج جديدة تختلف عن تحلله في عدم وجود العامل الحفاز . وهذا يؤكد حدوث تفاعل في ميكانيكية التفاعل ، والتي يمكن توضيحها على النحو التالي :ـ
 يكون اليود مع جزيء ثنائي إيثيل إيثر مركبات وسيطة :
      C2H5 OC2H5               C2H5I  +  HI  + C2H4 O
C2H5 I  + H I              C2H6  + I2
C2H4 O                  CH4  +  CO
ويمكن تمثيل التفاعل الكلي :ـ
C2H5 O C2H5  + I2                  C2H6  + CH4  +CO  +  I2
ويلاحظ أنه في ذلك التفاعل المحفز قد تكون الإيثان ، وقد تم استرجاع العامل الحفاز مرة أخرى .
وبالمقارنة في طاقة التنشيط لكل من التفاعلات غير المحفزة ، والتفاعلات المحفزة ، وجد أنها تأخذ القيم (  51800 ) سعر حراري / مول ، و( 17800   ) سعر حراري / مول ، وكما هو واضح بأنها أكبر بنحو ( ثلاث مرات ) في حالة التفاعلات غير المحفزة .
وفي هذه العمليات المذكورة آنفاً ، نجد أن تأثير العامل الحفاز ، يؤدي إلى اختزال طاقة التنشيط وبالتالي إلى زيادة سرعة ( تعجيل ) التفاعل .
نشاطية العامل الحفاز :ـ
تتحدد نشاطية العامل الحفاز بالتركيب الإلكتروني لذرات مادة العامل الحفاز ، وبترتيب الذرات للمتفاعلات الموجودة على سطح العامل الحفاز يعتقد أن العيوب الموجودة في الشبكة البلورية للعامل الحفاز الصلب ، وعدم انتظام التركيب البلوري تكون ما يسمى بـِ"المراكز النشطة" .
تعتمد فعالية العامل الحفاز على عدة عوامل أهمها :
1.   التركيب الكيميائي للعامل الحفاز .
2.   المساحة السطحية للعامل الحفاز .
3.   نوعية وكمية الشقوق والمسافات الموجودة بالعامل الحفاز .
4.   تركيز وطريقة توزيع العامل الحفاز عند الاستعمال .
ويمكن لسطوح بعض العوامل الحفازة أن يتغير الدور الذي تقوم به نتيجة إضافة بعض المواد ، فإذا كانت المادة المضافة في وجود العامل الحفاز تزيد وتعجل التفاعل بمعدل أكبر سميت هذه المادة " منشط الحفز " لأنها تزيد من نشاطية العامل الحفاز ، وتجعله يؤثر على معدل التفاعل بدرجة أكبر ، ويجب ملاحظة أن مادة " منشط الحفز " لا تلعب أي دور إذا أضيفت بمفردها وفي غياب العامل الحفاز فهذه المادة لا تؤثر على معدل التفاعل ، ولكنها تؤثر على فاعلية العامل الحفاز نفسه .
ففي تخليق النشادر على سبيل المثال : وجد أن إضافة كميات قليلة من البوتاسيوم أو الفاناديوم تزيد من نشاطية الحديد المستخدم كعامل حفاز ، مما يعجل التفاعل ويجعله يسير بسرعة أكبر ، مع ملاحظة أنه إذا أضيف البوتاسيوم أو الفاناديوم بمفرده ، وفي غياب العامل الحفاز ( الحديد ) لا يكون له أي دور على الإطلاق في تحفيز التفاعل .
وعلى جانب آخر ، توجد مواد إذا أضيفت إلى التفاعل المحفز فإنها تثبط ، وتبطأ هذا التفاعل ، نتيجة تأثيرها السلبي على نشاطية العامل الحفاز ، وتسمى هذه المواد
 " مسممات الحفز " فقد وجد أن ( الكبريت ) مثلاً من شأنه أن يعيق عمل أكاسيد الحديد كمادة حفازة تساعد على زيادة سرعة تفاعل النيتروجين مع الهيدروجين في صناعة النشادر .
كذلك وجود ( الرصاص ) في وقود السيارات يعيق عمل المادة الحافزة التي تزود بها بعض السيارات للتحكم بغازات العادم ، لذا يجب استخدام الوقود الخالي من الرصاص في السيارات المزودة بالمحفزات المقاومة للتلوث .
وكذلك فقد وجد أن كميات قليلة من ( الزرنيخ ) تقلل نشاطية وقدرة البلاتين كعامل حفاز عند تحضير ثالث أكسيد الكبريت من ثاني أكسيد الكبريت :

SO2   +  O2                        2SO3

حيث تتكون " زرنيخات البلاتين " التي تترسب على سطح البلاتين ، وتعمل كحاجز أو مانع يوقف النشاط الحفزي لمعدن البلاتين .
وتتميز العوامل الحفازة بنوعيتها في النشاطية ففي بعض الأحيان يمكن لمادة ما أن تحفز تخليق مجموعة من النواتج من بعض المتفاعلات بينما يمكن لمادة أخرى أن تحفز تخليق مجموعة أخرى من النواتج ، وذلك من المتفاعلات السابقة نفسها .
والمثال على ذلك :
يمكن لخليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين أن يتفاعلا ، لينتجا مخلوطاً من الهيدروكربونات أحدهما هو الميثان ( CH4 ) عند استخدام النيكل كعامل حفاز :ـ
CO    +   3H2                   CH4    +   H2O  
في حين يتكون الميثانول ( الحكول الميثيلي ) نتيجة اتحاد أول أكسيد الكربون ، والهيدروجين عندما يستخدم خليطاً من أكاسيد الخارصين والكروم ، طبقاً للمعادة التالية:ـ

CO   +   H2                        CH3 OH


 ':110:'  لمن يمر على مواضيعي  ( أ.ع وس و ش ) والى كل القراء  ':010:'

 * كل الحب والتقدير للجميع  مع خالص الدعوات
ان تضيء شمعة صغيرة  خير لك من أن تنفق عمرك تلعن الظلام !!!
                                                            ':111:'

يونيو 18, 2008, 10:41:25 صباحاً
رد #1

عين المستقبل

  • عضو مبتدى

  • *

  • 26
    مشاركة

    • مشاهدة الملف الشخصي
كيمياء الحفز (1- 2)
« رد #1 في: يونيو 18, 2008, 10:41:25 صباحاً »
في البداية أتمنى أن أكون قدوفقت في المشاركات السابقة واليوم سوف أتناول من ضمن مادة كيمياء الحفز الخواص المشتركة للعامل الحفاز بلإضافة الى تحضير المادة المحفزة أتمنى أن ينال إعجابكم :
الخواص المشتركة للعامل الحفاز :ـ
توجد للعامل الحفاز بعض الخواص المشتركة منها :ـ
1.   يغير من سرعة التفاعل ، ولكنه لا يؤثر على بدء أو إيقاف التفاعل .
2.   لا يحدث له أي تغير كيميائي أو نقص في الكتلة قبل وبعد التفاعل ، ولكنه يرتبط أثناء التفاعل بالمواد المتفاعلة ثم ينفصل عنها بسرعة لتكوين النواتج في نهاية التفاعل .
3.   يقلل من الطاقة اللازمة للتفاعل .
4.   لكل عامل حفاز درجة حرارة مناسبة يكون عندها كفاءته أكبر ما يمكن .
5.   غالباً ما تكفي كمية صغيرة من العامل الحفاز لإتمام التفاعل .
تحضير المادة المحفزة :ـ
أن للخواص الفيزيائية كالمساحة السطحية ، وحجم المسامات ، وحجم الحبيبات ، وطبيعة هيكلها لها تأثير مهم ، ويتم تحديد هذه الخواص على نطاق واسع أثناء عملية التحضير ويمكن أن نشرح طرق تحضير المادة المحفزة باتباع الخطوات التالية :ـ  
1ــ  الترسيب :-
   تزودنا هذه الطريقة بأسلوب للحصول على المادة المحفزة بشكل مسامي ، حيث تتضمن الطريقة إضافة عامل مرسب إلى المحلول المائي للمركبات المراد استخدامها حيث تتم عملية الترسيب بتحضير الراسب البلوري أو اللابلوري أو الهلامي (GeL) ، يتبع ذلك إجراء عمليتين الغسل والتجفيف ، لإزالة الأيونات الغريبة مثل (الكربونات ، النترات ، الكربوكسيدات) وبعدها يتم تحويل المحفز ( الذي أمكن الحصول عليه ) الصلب الرطب إلى محفز بشكله النهائي بواسطة التجفيف ، والتشكيل ، والشوي ، وتتنوع درجة تبلور ، وحجم جسيمات ، وتركيب الراسب أو الهلام بالتحكم بظروف الإنتاج مثل :  تركيز المحلول المائي ، درجة الحرارة ، والزمن المستغرق خلال عمليتي التجفيف والتكليس ، حيث أن هذه المتغيرات تؤثر تأثيراً هاماً على المساحة السطحية للناتج النهائي ، وعلى طبيعة المسامات الموجودة فيه .
2 ــ  التشرب :-
يعد التشرب من أكثر الطرق استخداماً لإنتاج المواد الحفازة أو المحفزة ، ويتم ذلك بغمر الداعم المسامي في محلول من المكون الفعال ، مع إزالة المحلول الزائد بواسطة الإذابة والترشيح ، وللحصول على نسبة تشرب عالية ، تتم ( إزالة الهواء ) من مسامات المادة الداعمة عند درجة حرارة معينة ، وتحت الفراغ .
ومن فوائد هذه الطريقة مقارنةً بطريقة الترسيب هو الحصول على محفزات مدعمة بمساحة سطحية ، ومسامية ، وحجم مسامات ، وشكل بلوري ، وقوة ميكانيكية تكون ملائمة لظروف التفاعل ، وتعد هذه العملية أكثر اقتصادية من طريقة الترسيب بسبب استخدامها لكميات قليلة جداً من المكون الفعال .
3  ـ التجفيف والكلسنة :ـ
تعتمد مسامية المحفز المترسب على إجراء التجفيف المستخدم لإزالة الرطوبة ، وتؤثر ظروف التجفيف أيضاً على تشكيل المحفز إلى أشكال متعددة ، فمن هذه الظروف مثلاً : معدل التسخين ، ودرجة الحرارة ، وفترة التجفيف ومعدل تدفق الغاز فوق المحفز وبشكل عام ، تجفف جسيمات المحفز في أجهزة تجفيف دوارة ، أما إذا كان المحفز يتأثر بالاحتكاك فيتم تجفيفهُ على صوان أو أحزمة تجفيف ، أما بالنسبة للمحفزات التي تكون على شكل سوائل ، فتجفف بطريقة التجفيف بالبخ ( Spry drying  ) ومن ناحية عملية التكليس أو الكلسنة فتتم هذه العملية بالمعالجة الحرارية ، بالأكسدة في الهواء الجوي عند درجة حرارة أعلى بقليل من درجة حرارة تشغيل المحفز ، وتهدف عملية الكلسنة إلى تثبيت الخصائص الكيميائية والفيزيائية والحفزية للمحفز ، وتصاحب علمية الكلسنة عدة تفاعلات من أهمها :ـ
‌أ-   تفكك وتحول المركبات غير الثابتة إلى أكاسيد مثل الكربونات والنترات ، والهيدروكسيدات والأملاح العضوية .
‌ب-   تشكل مركبات جديدة من النواتج المتفككة عن طريق تفاعلات بالحالة الصلبة  .
‌ج-   تحول المركبات اللابلورية إلى مركبات بلورية .
‌د-   حدوث تحول عكسي لتغيرات بلورية منوعة .
‌ه-   تغير بنية المسام ، والقوة الميكانيكية للمحفزات المترسبة .
ويتم الحصول على أداء جيد للمحفز بإيجاد طرق مثلى لعملية  الكلسنة ، باستخدام تقنية التحلل الحراري ( DSC ) ، وحيود الأشعة السينية .
4 ـ الاختزال :ـ  
يتم تحضير المحفزات المعدنية بواسطة اختزال أكاسيد أو كلوريدات المكون الفعال للمحفز ، وتتم عملية الاختزال باستخدام غاز ( الهيدروجين المخفف بغاز النيتروجين ) أو باستخدام أية عوامل مختزلة أخرى مثل ( بخار الكحول ) . وذلك بعد تجفيف المحفز في أفران عند درجة حرارة معينة ، وتحت ضغط مخفف .
5 ـ تشكيل المواد المحفزة :ـ
يعتمد شكل ودقائق المحفز على طبيعة التفاعل والمواد المتفاعلة ، ونوعية المفاعل المستخدم ، فمثلاً تحتاج التفاعلات في الطور السائل إلى محفزات على شكل دقائق صغيرة أو مسحوق ناعم لأن التفاعلات تحدث على أسطح دقائق المحفز .
أما المحفزات المستخدمة في مفاعلات الطبقة الثابتة فيتم تشكيلها بواسطة آلات خاصة إلى أشكال كروية أو اسطوانية مصمتة أو اسطوانية مفرغة أو حلقات أو على هيئة حبيبات بأحجام مختلفة .
6 ـ الانصهار :ـ  
يمكن تحضير بعض أنواع المحفزات المستخدمة في بعض العمليات الصناعية بواسطة الانصهار ، فعلى سبيل المثال : تحضير المحفزات المستخدمة في صناعة النشادر بواسطة صهر المجنيتايت ( Fe3 O4 ) المحتوي على كميات قليلة من أكسيد الألومنيوم (Al2 O3 ) وأكسيد البوتاسيوم ( K2O ) وأكسيد الكالسيوم ( CaO ) .
تستخدم حاملات ( ساندات ) المواد المحفزة للحصول على مساحة سطحية كبيرة ، من كميات قليلة من المادة الفعالة ، ويعتبر ذلك أمراً ضرورياً عندما تكون المواد الفعالة باهظة الثمن مثل ( البلاتين ، النيكل ، الفضة ) .

وفي المشاركات القادمة إذا شاء الله سوف أستعرض موضوع أخر من مواضيع هذه المادة إنشاء الله تعالى  ,,,
وبالتوفيق

وخالص الدعوات بالتوفيق للجميع ...!!!!!!
!!!!
!!!
!!
!
ان تضيء شمعة صغيرة  خير لك من أن تنفق عمرك تلعن الظلام !!!
                                                            ':111:'

يونيو 19, 2008, 10:23:33 مساءاً
رد #2

شرشبيل

  • عضو خبير

  • *****

  • 2558
    مشاركة

  • مشرفة الكيمياء

    • مشاهدة الملف الشخصي
كيمياء الحفز (1- 2)
« رد #2 في: يونيو 19, 2008, 10:23:33 مساءاً »
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته..

       أشكرك أخي الكريم على هذا المجهود الواضح والجميل... وفقك الله..

                                                أختك/ شرشبيـل
      نـحـن والكيميـاء..(للمـناقشة)

                                          ** "وَاتَّقُـوا يَوْماً تُرْجَعُونَ فِيهِ إِلَى اللَّه" **
          


                      دعــــــــــــــواتكم لي بالتوفيــــــــــــــــق