Каталитические процессы известны издревле. По-видимому, ещё в доисторические
времена использовали брожение — превращение глюкозы в спирт и углекислый газ
под действием биологических катализаторов — ферментов, которые содержатся в
дрожжах. Створаживание молока для получения сыра в присутствии ферментов
сычуга (отдел желудка у травоядных животных), применение ферментов солода или
плесневых грибов для получения сахаристых веществ из крахмалистого сырья, использование
заквасок при выпечке хлеба — все эти процессы почти ровесники человеческой
цивилизации. Но, проводя столь сложные превращения, люди и понятия не имели о
сущности того, что они делали.
Лишь в начале XIX в. катализ начали выделять из прочих
химических явлений. В 1806 г. было обнаружено, что окисление диоксида серы SO2 происходит гораздо быстрее в присутствии
диоксида азота NO2. В 1811г. русский химик Константин Сигизмундович
Кирхгоф выявил ускоряющее влияние кислот на гидролиз крахмала. А в 1817г.
Гемфри Дэви провёл окисление водорода, угарного газа и метана на платиновой
проволоке, и реакция протекала при комнатной температуре! В 1821 г. немецкий химик
Иоганн Вольфганг Дёберейнер (1780—1849) обнаружил каталитическое окисление
винного спирта в уксусную кислоту в присутствии мелкораздробленной платины.
В 1835 г. Якоб Берцелиус, обобщив разрозненные экспериментальные данные,
ввёл понятие о катализе (от греч. «катализис»
— «разрушение») как о физическом влиянии на реакцию постороннего вещества —
катализатора, который своим присутствием вызывает химическую активность, но сам
при этом не изменяется. Многие знаменитые физикохимики, сторонники идеи
физического влияния катализатора — Фарадей, Вант-Гофф и другие — объясняли
катализ «сгущением» (увеличением концентрации) реагентов на поверхности и в
порах катализатора. Это, конечно, имело смысл, но лишь для гетерогенных катализаторов.
Когда стало ясно, что физическим влиянием катализатора на реакцию можно
объяснить далеко не всё, учёные заговорили о химической природе катализа. Д. И.
Менделеев, рассматривая всевозможные взаимодействия между веществами, считал
катализ разновидностью химического взаимодействия. Он предположил, что
катализ происходит благодаря изменению строения вещества под влиянием
катализатора.
Француз Поль Сабатье (1854— 1941) и Владимир Николаевич Ипатьев
(1867—1952) в начале XX в. создали
теорию, согласно которой катализ осуществляется за счёт образования
промежуточного химического соединения. Вот как, по их мнению, идёт
гидрирование этилена С2Н4+Н2=С2Нб
на никелевом катализаторе. Сначала водород образует с металлом гидрид, который
реагирует с этиленом, давая этан и снова никель.
В настоящее время известно, что гидрид NiH0,6 может быть получен лишь в виде тонкой плёнки на поверхности никеля.
Гидрирование этилена теория объяснить не могла, хотя хорошо описывала механизм
некоторых процессов гомогенного катализа. Несомненный шаг вперёд, которым
она стала, увы, сопровождался скачком из одной крайности в другую: от
отрицания химической природы катализа к пренебрежению его физической стороной.
|