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绿色化学绪论设计更加安全化学品的应用绿色化学绿色化学的应用绿色化学原理绿色化学发展趋势设计安全无毒化学品的基本原理和方法绿色化学方法绿色化学第六章绿色化学方法 催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用 绿色化学与绿色化学与催化催化 高效无害催化剂的设计高效无害催化剂的设计 改变反应原料改变反应原料 改变反应试剂改变反应试剂 改变反应溶剂改变反应溶剂 化学反应的过程监控和化工过程强化化学反应的过程监控和化工过程强化绿色化学第六章绿色化学方法 催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用 催化剂的作用催化剂能降低活化能,改变反应的历程,使更多的分子成为能越过活化能垒的催化剂能降低活化能,改变反应的历程,使更多的分子成为能越过活化能垒的活化分子,从而提高了反应的速率。在某一化学反应中,由于催化剂的加入,反应活化分子,从而提高了反应的速率。在某一化学反应中,由于催化剂的加入,反应途径由变途径由变⑴⑴为为⑵⑵,活化能由,活化能由 Ea Ea 降为降为 Ea Ea ‘‘。因此,化学反应速率增大。。因此,化学反应速率增大。设反应设反应 A+B A+B →→ AB AB ,反应的活化能,反应的活化能很大,不易进行;而加入催化剂很大,不易进行;而加入催化剂 K K ,可经历下,可经历下列两个步骤: 列两个步骤: 可见,催化剂要有效地起催化作用,必须具备两个条件: 可见,催化剂要有效地起催化作用,必须具备两个条件: ⑴⑴易与反应物作用,即要小; 易与反应物作用,即要小; ⑵⑵中间络合物稳定性小,即其能量较高,以保证较小,使反应进行到底。中间络合物稳定性小,即其能量较高,以保证较小,使反应进行到底。绿色化学第六章绿色化学方法 催化剂的特点⑴⑴催化剂具有程度不同的活性,可使反应物分子活化。催化剂具有程度不同的活性,可使反应物分子活化。⑵⑵催化剂不影响化学平衡。由于催化剂在反应前后化学性质、组成保持催化剂不影响化学平衡。由于催化剂在反应前后化学性质、组成保持不变,所以它的存在与否不会改变反应的始态和终态,当然就不会改不变,所以它的存在与否不会改变反应的始态和终态,当然就不会改变反应的和。变反应的和。⑶⑶少量的杂质常可强烈影响催化剂的活性。这些杂质可起助催化剂或毒少量的杂质常可强烈影响催化剂的活性。这些杂质可起助催化剂或毒物两方面的作用。物两方面的作用。⑷⑷催化剂具有特殊的选择性。催化剂具有特殊的选择性。 2CH 3CH 2OH (C 2H 5) 2O+H 2O CH 2=CH 2+H 2O CH 3CHO+H 2 CH 2=CH—CH=CH 2+H 2O浓H 2 SO 4 Al 2O 3或浓 H 2 SO 4 Cu ZnO/Cr 2O 3绿色化学第六章绿色化学方法 单相催化和多相催化催化作用化学催化生物催化均相催化多相催化催化反应是在某一均匀物相内进行催化剂与反应物为不同的物相,催化反应在相界面上进行。单相催化,又称均相催化,其中反应物质与催化剂都处于同一相中。例如, 单相催化,又称均相催化,其中反应物质与催化剂都处于同一相中。例如, 都为气体或为均匀溶液。都为气体或为均匀溶液。绿色化学第六章绿色化学方法叔丁醇的脱水反应是单相催化的又一例证: 叔丁醇的脱水反应是单相催化的又一例证: (CH (CH 3 3) ) 3 3 C-OH C-OH →→ (CH (CH 3 3) ) 2 2 C=CH C=CH 2 2 +H +H 2 2 O, kJ O, kJ · · mol mol -1 -1 在在 450 450 ℃℃以下,反应速率极慢。如加入少量氢溴酸以下,反应速率极慢。如加入少量氢溴酸 HBr HBr 为催化剂,则可使反应活为催化剂,则可使反应活化能降低为化能降低为 127kJ 127kJ · · mol mol -1 -1,而按下述反应历程加速反应, ,而按下述反应历程加速反应, (CH3) (CH3) 3 3 C-OH+HBr C-OH+HBr →→(CH (CH 3 3) ) 3 3 C-Br+H C-Br+H 2 2O O( (较快反应较快反应) ) ( ( CH3) CH3) 3 3 C-Br C-Br →→( ( CH CH 3 3) ) 2 2 C=CH C=CH 2 2 +HBr +HBr ( (快反应快反应) ) 例如, 例