Reaktionstechnik und Katalyse an der TU München

Karteikarten und Zusammenfassungen für Reaktionstechnik und Katalyse an der TU München

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Katalysator

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Reaktion 0. Ordnung

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Beispiel von 1 wichtigen heterogen katalysierten Reaktion

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Katalysatische Reaktion

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A - k1 -> B 

k1 wird genannt ?

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Zusammengesetzte Reaktionen - sequentielle Reaktionen

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Welche Reaktionsparameter können dazu führen, dass eine Reaktion pseudo-erster Ordnung beobachtet wird?

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Heterogene Katalysatoren - Beispiele

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Beispiel von 1 wichtigen homogen katalysierten Reaktion

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Homogene und Heterogene Katalysatoren - Def + Unterschiede

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Molekularität einer Reaktion

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Methoden zur Bestimmung der Reaktionsordnung (3)

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Reaktionstechnik und Katalyse

Katalysator

– verringert die Aktivierungsenergie
– beschleunigt eine Reaktion
– ist nach der Reaktion unverändert
– wirkt selektiv
pos. Katalyse: ich unterstütze/vereinfache die Reaktion 

neg. Katalyse: ich hindere die Reaktionen → Selektivität erhöhen

Reaktionstechnik und Katalyse

Reaktion 0. Ordnung

– Reaktionsgeschwindigkeit von Konzentration der Reaktanden unabhängig

– A -> P (irreversibel, unimolekular, Änderung der Konzentration hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit) – konstante negative Steigung

– oft bei photochemischen und katalytischen Reaktionen

– Graph: Gerade Konzentration – Zeit

Reaktionstechnik und Katalyse

Beispiel von 1 wichtigen heterogen katalysierten Reaktion

Raschig Verfahren zur Hydroxylamin Synthese, das zur Oximierung von Cyclohexanon bei der e-Caprolactam Herstellung verwendet wird, erfolgt heterogen katalysiert an Pd auf Kohle bzw Al2O3.

Reaktionstechnik und Katalyse

Katalysatische Reaktion

Die Reaktionsgeschwindigkeit einer gewünschten Reaktion kann bei konstanter Temperatur und konstanter Konzentration durch Zusatz eines Katalysators erhöht werden, ohne dass dieser Zusatzstoff die Brutto Umsatz-Gleichung der Reaktion verändert

Reaktionstechnik und Katalyse

A - k1 -> B 

k1 wird genannt ?

Geschwindigkeitskonstante k

Reaktionstechnik und Katalyse

Zusammengesetzte Reaktionen - sequentielle Reaktionen

Reaktionen bei denen Produkte weitere Umsetzungen eingehen, so dass sich eine Reaktionsfolge ergibt, werden als Folgereaktionen
(Konsekutivreaktionen oder sequentielle Reaktionen) bezeichnet

– A –> B –> C (Keine Möglichkeit A  aus B zu bilden)

– A verschwindet komplett aus dem System, C entsteht immer schneller

– versch. Szenarien – je nach Konzentrationen, Geschwindigkeitskonstante k und Reaktionszeiten

Reaktionstechnik und Katalyse

Welche Reaktionsparameter können dazu führen, dass eine Reaktion pseudo-erster Ordnung beobachtet wird?

A+B -> C (Ordnung = 2), aber

– Reaktant A in großem Überschuss -> wird durch Reaktion nicht wirklich verbraucht -> „Immer aktiv!

– Reaktant B muss in aktiven Zustand gebracht werden (weil B limitiert Umsetzung)

Reaktionstechnik und Katalyse

Heterogene Katalysatoren - Beispiele

Metallische Katalysatoren
– Cu, Fe, Co, Ni Cr V, Mo und Mn (Metalle, welche zu Wertigkeitsänderungen neigen): Beschleunigung von Oxidationsreaktionen
– Ag Pt und Pd (Edelmetalle): Hydrierungsreaktionen

Nichtmetallische Katalysatoren: Verwendung als einkomponentige Stoffe

Reaktionstechnik und Katalyse

Beispiel von 1 wichtigen homogen katalysierten Reaktion

Oxo Synthese: Hydroformylierung von Olefinen zu Aldehyden bzw Alkoholen mit CoH (4 Katalysatoren)

Reaktionstechnik und Katalyse

Homogene und Heterogene Katalysatoren - Def + Unterschiede

Homogene Katalyse
– Wenn der Katalysator und die Reaktanden in derselben Phase vorliegen

Heterogene Katalyse (90-95% aller Kat) (werden zuerst analysisert und in Betracht gezogen?)
– Katalysator und Reaktanden in verschiedenen Phasen vorhanden
– In der Reaktion Adsorption mindestens einer Spezies

Reaktionstechnik und Katalyse

Molekularität einer Reaktion

– bestimmt durch die Anzahl der Moleküle , die für den Ablauf eines Stoffumsatzes auf molekularer Ebene mindestens vorhanden sein müssen (also Edukte)
A → B Unimolekular (Molekularität 1)
A+B → C Bimolekular (Molekularität 2)
A+2B → D Trimolekular (Molekularität 3)
– Begriff der Molekularität nur für einfache Reaktionen anwendbar
–  immer 1, 2 oder 3, Höhere als 3 treten praktisch nicht auf

Reaktionstechnik und Katalyse

Methoden zur Bestimmung der Reaktionsordnung (3)

Integralmethode

Differentialmethode

Methode der Anfangsgeschwindigkeiten

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