基本介紹
- 中文名：酸鹼催化劑
- 外文名：acid-base catalyst
- 作用：催化劑
- 例子：液體酸鹼催化劑
定義,分類,作用過程,定義分類,強度,
定義
者多用於液相催化反應系統。若催化劑在溶液狀態中使用，其催化活性有時與溶劑的性質有關。多數液態酸鹼催化劑為化學藥劑或由用戶自配製成的溶液，它們常有腐蝕性，在貯運時必須注意。使用液態酸鹼催化劑，在其反應終了時，要將催化劑與反應混合物分離；而用固態催化劑時，流體反應物與固體催化劑各自成相，生產工藝簡單。多數固體酸鹼催化劑為催化劑工業的產品，最廣泛使用的是固體酸催化劑。
酸鹼催化劑
酸鹼催化劑酸鹼催化劑種類繁多,可按酸鹼的性質分兩大類,即質子酸鹼（亦稱布朗斯台德酸鹼，簡稱B-酸、B-鹼）催化劑，能放出質子者為酸催化劑，接受質子者為鹼催化劑;另一類為路易斯酸鹼(簡稱L－酸、L－鹼)催化劑,其中能接受電子對者為酸催化劑，能給予電子對者為鹼催化劑。
分類
按酸鹼的性質可分為兩類：質子酸鹼（亦稱布朗斯台德酸鹼，簡稱B酸、B鹼）催化劑和路易斯酸鹼（簡稱L酸、L鹼）催化劑。由B酸和L酸結合成的催化劑，具有很高的酸強度，稱超強酸催化劑。藉助酸催化與鹼催化的協同作用而發揮催化功能的稱酸-鹼雙功能催化劑。酸鹼催化劑用於澱粉水解、烯烴水合、醇類酯化、烴類裂解、異構化、歧化、烷基化、聚合等。
作用過程
以布侖斯惕酸鹼或路易斯酸鹼為催化劑催化某些反應，通過質子傳遞或授受電子對完成催化作用的過程，用於這些催化反應的物質稱為酸鹼催化劑。酸性催化劑主要包括液體酸、酸性絡合物、矽鋁酸鹽、酸性氧化物等；鹼性催化劑主要包括液體鹼、鹼土金屬氧化物等。
酸鹼催化劑
酸鹼催化劑定義分類
固體酸：一般認為是能夠化學吸附鹼的固體，也可以了解為能夠使鹼性指示劑在其上面改變顏色的固體。固體酸又分為布朗斯特（Brφnsted）酸和路易斯（Lewis）酸。前者簡稱為B酸，後者簡稱為L酸。B酸B鹼的定義為：能夠給出質子的都是酸，能夠接受質子的都是鹼，所以B酸B鹼又叫質子酸鹼。L酸L鹼的定義為：能夠接受電子對的都是酸，能夠給出電子對的都是鹼，所以L酸L鹼又叫非質子酸鹼。
強度
B酸強度，是指給出質子的能力；L酸強度是指接受電子對的能力。酸強度通常用Hammeett函式H0表示，定義如下：
酸鹼催化劑
酸鹼催化劑若一固體酸表面能夠吸附一未解離的鹼，並且將它轉變為相應的共軛酸，且轉變是藉助於質子自固體酸表面傳遞於吸附鹼，即：式中[B]a和[BH+]a分別為未解的鹼（鹼指示劑）和共軛酸的濃度。pKa是共軛酸BH+解離平衡常數的負對數，類似pH。若轉變是藉助於吸附鹼的電子對移向固體酸表面，即式中[A:B]是吸附鹼B與電子對受體A形成的絡合物AB的濃度。H0越小酸度越強。
酸量：固體表面上的酸量，通常表示為單位重量或單位表面積上酸位的毫摩爾數，即m mol/wt或m mol/m2。酸量也叫酸度，指酸的濃度。
固體鹼的強度，定義為表面吸附的酸轉變為共軛鹼的能力，也定義為表面給出電子對於吸附酸的能力。鹼量的表示，用單位重量或者單位表面積鹼的毫摩爾數，即m mol/wt或m mol/m2。鹼量也叫鹼度，指鹼中心的濃度。 酸鹼對協同位：某些反應，已知雖由催化劑表面上的酸位所催化，但鹼位或多或少地起一定的協同作用。有這種酸-鹼對協同位的催化劑，有時顯示更好的活性，甚至其酸-鹼強度比較單個酸位或鹼位的強度更低。例如ZrO2是一種弱酸和和弱鹼，但分裂C-H的鍵的活性，較更強酸性的SiO2-Al2O3高，也較更強鹼性的MgO高。這種酸位和鹼位協同作用，對於某些特定的反應是很有利的，因而具有更高的選擇性。這類催化劑叫酸鹼雙功能催化劑。 固體超強酸和超強鹼：固體酸的強度若超過100%硫酸的強度，則稱之為超強酸。因為100%硫酸的酸強度用Hammeett酸強度函式表示時為H0 = -11.9，故固體酸強度H0 < -11.9者謂之固體超強酸或超酸。
固體超強鹼是指它的鹼強度用鹼強度函式H-表示高於+26者。固體超強鹼多為鹼土金屬氧化物，或鹼土金屬與鹼金屬的複合氧化物。
酸鹼催化劑
酸鹼催化劑