Kimya 2018-04-30

Kataliz Tarixi

Kataliz Tarixi

E-mail Üzvlüyü

Son zamanlarda sənayenin sürətlə inkişafı dövründə yeni kimyəvi texnologiyanın tədqiqi labüddür. Bu prosesin müəyyən hissəsinin inkişafı katalizatorların köməyi ilə aşağı növlü xammalların yüksək qiymətli məhsullara çevrilməsi istiqamətindədir. Başqa sözlə katalizator–müasir əlkimyaçıların fəlsəfə daşı olub, qurğuşunu qızıla yox, xammalı dərmana, plastik kütləyə, kimyəvi reaktivlərə, yanacaqlara, gübrələrə və başqa faydalı məhsullara çevirməlidir. İnsanların ilk öyrəndikləri katalitik proses qıcqırmadır. Hələ 3500 b.e.ə. Şumerlər spirtli içkilərin hazırlanma reseptini bilirdilər. İnsanlar hələ qədim zamanlarda bioloji katalizator fermentlərin təsiri ilə çaxırın, sirkənin, pendirin alınmasını bilirdilər.

1806-cı ildə Kleman və Dezorm tərəfindən sulfat turşusunu, 1811-ci ildə Kirqhof tərəfindən sulfat turşusu iştirakı ilə nişastanın qlükozaya çevrilməsini tədqiq etmişdir. 1818-ci ildə Tenar H2O2 ixtira etmiş və göstərilmişdir ki, qələvi, manqan iki oksid, gümüş, platin, qızıl iştirakı ilə hidrogen pereoksid parçalanır. 1820-ci ildə Devi platin səthində etil spirtinin sirkə turşusuna çevrilməsini göstərmişdir. 1835-ci ildə İsveç kimyaçısı İ. Berselius göstərmişdir ki, müəyyən maddələrin iştirakı ilə bəzi kimyəvi reaksiyaların sürəti çox artmış olur. Belə maddələri «kataliz» (yunan sözündən-parçalanma, dağıtma) adlandırmışdır. Berseliusa görə kontakt kütlələr reaksiyada iştirak edən molekullarda atomlar arası rabitəni zəiflədir və onların əlaqələnməsini yüngülləşdirir. Katalitizatorların işlənməsi haqqında anlayışın izahı fiziki-kimyaçı alman alimi V.Ostvald tərəfindən verilmişdir və 1880-ci ildə katalizatoru reaksiyanın sürətini artıran maddə kimi müəyyən etmişdir. 1884-1909-cu illərdə ammonyakın katalitik oksidləşməsi metodunu hazırlamışdır ki, bu da azot turşusunun alınmasına təkan verdi. 1909-cu ildə V.Ostvald kataliz sahəsində ilk Nobel mükafatına layiq görülən alimdir.

1912-ci ildə P.Sabatye hidrogenləşmə reaksiyasında nikel katalizatorunun rolunun müəyyən edilməsinə görə Nobel mükafatı almışdır. Bu da üzvi kimyada və sənayedə katalitik metodun geniş yayılmasına təkan verdi. Bitki yağlarının katalitik hidrogenləşməsi nəticəsində marqarinin istehsalı 1900-cü ildə sənayedə tətbiqini tapdı. Sənaye katalizin inkişafında əvəz olunmaz rolu olan rus alimi V.N.İpatyev 1901-ci ildə yüksək təzyiqdə katalitik proseslər üçün sadə qurğu (İpatyev bombası) düzəltmişdir. Bu qurğu bu gün də əhəmiyyətini itirməmiş və hazırda yüksək təzyiq altında işləyən müasir qurğularda (ammonyakın sintezi, metanolun sintezi, hidrogenləşmə və s.) geniş istifadə edilir. Rusiyada yaşaya bilməyən alim 1930-cu illərdə Amerikaya mühacir olunur və Çikaqo şəhərində hazırda onun adını daşıyan (yüksək təzyiq və kataliz laboratoriyası) laboratoriyanı təşkil edir. 1945-ci ildə SSRİ-yə qayıtmaq istəyən alimi qəbul etmirlər.

1920-ci ildən katalitik proseslərin tədqiqi sürətlə inkişaf etməyə başlanılır. Plastik kütlələrin istehsalında əsas xammal olan olefinlərin, nitrillərin, efirlərin, üzvi turşuların sənaye miqyasında alınmasına başlanılır. Katalizin sənayedə tətbiqinin növbəti mərhələsi 1930-cu illərə təsadüf edir. Bu illərdə texnikanın sürətlə inkişafı ilə əlaqədar olaraq yüksək keyfiyyətli yanacaqların istehsalı üçün yeni katalitik sistemlərin seçilməsi və sənaye miqyasında istehsalına başlanılır.

V.N.İpatyev həmin illərdə neft emalı üçün sənaye əhəmiyyətli olan katalitik proseslərdən alkilləşmə, hidrokrekinq, izomerləşmə və onun tələbəsi V.P.Xenzel katalitik riforminq prosesini təklif edir. Neft emalı sahəsində görkəmli mühəndis Qudri ilk dəfə detonasiyasız yanacağın alınmasında yaxından iştirak edir. 1957-ci ildə, Qudri Beynəlxalq kataliz konqresində ilk dəfə olaraq ağır neft qalığından seolit katalizatoru üzərində yüksək oktanlı mühərrik yanacağının alınmasını göstərmişdir.

N.D.Zelenski katalitik dehidrogenləşmə, izomerləşmə və digər karbohidrogenlərin çevrilməsini ətraflı tədqiq etmiş və kataliz sahəsində böyük məktəb yaratmışdır. S.B.Lebedev ilk dəfə olaraq etil spirtindən, sintetik kauçukun alınmasını işləmiş və sənayedə tətbiq etmişdir. Ammonyakın katalitik üsulla sənayedə tətbiqini xüsusi ilə qeyd etmək lazımdır. Bu proses F. Qaber və K.Boş tərəfindən ixtira olunmuş və 1931-ci ildə onlar Nobel mükafatına layiq görülmüşlər. Məlumdur ki, azot müəyyən qədər inert qaz hesab olunur. O, oksigen ilə 3500-40000C-də qarşılıqlı əlaqədə olub azot oksidi əmələ gətirir. F.Qaber və mühəndis K.Boş N2+3H2→2NH3 prosesi üçün həm katalizator, həm də avadanlıq təklif edərək prosesin (5000C və 300 atm.) dəmir katalizatoru üzərində sənayedə tətbiqinə nail olmuşlar. Bu proses əsasında azot turşusu, ammonyakın platin üzərində oksidləşməsi, gübrə istehsalı, ammonium duzları, sodalar, vinil turşusu və s. əldə olunmuşdur. Nəhayət, katalizin növbəti mərhələsi ətraf mühitin təmizlənməsində geniş tətbiqidir. Bu katalitik proseslərin ilk müvəffəqiyyəti avtomobillərin ətrafa atılan tullantılarının (CO, karbohidrogenlər, NxOy və s.) təmizlənməsində katalizatorların geniş tətbiqi əsasında əldə olunmuşdur. Bu proseslərdə platin, palladium və s., oksidlərdən isə fərdi CuO, CoO, Fe2O3, MnO və çox komponentli sistemlərdən istifadə edilir.

Ətraf mühitin təmizlənməsi problemi günün ən aktual problemi olaraq qalır. Kataliz aləmində bu məsələyə çox ciddi yanaşaraq “Kim-kimi, ikisindən biri, ya insanlar havanın zəhərli maddələrdən təmizləməli, əks halda zəhərli qazlar canlıları yer kürəsində azaldacaqlar’’ məsələsinin həllinə nail olmaq olar. 1970-ci ildə təmiz hava deklarasiyası qəbul olunur. 1975-ci ildən başlayaraq Amerika və Avropada istehsal olunan avtomobillər katalitik neytralizatorlarla təmin olunmuşdur. Xaricdən Azərbaycana gətirilən avtomobillərin əsas hissəsinin katalitik katalizatorlarla təmin olunmamasından bu məsələ günün ən aktual problemi olaraq qalır.

Hazırda ətraf mühitin təmizlənməsi kosmosda, sualtı qayıqlarda və bəzi biokütlələrin neytrallaşması günün ən aktual problemlərindəndir. Fermentlər-təbii katalizatorlar olub, canlı hüceyrədə biokimyəvi prosesi tənzim edirlər. Bu təbii katalizatorlar enerji mübadiləsində, yeyinti maddələrinin parçalanması və zülallara çevrilməsi, biosintez reaksiyalarında iştirak edirlər. Katalizatorsuz bir çox mürəkkəb üzvi reaksiyaların getməsi qeyri mümkündür. Fermentlər adi temperaturda və normal təzyiqdə yüksək seçiciliyə və prosesin sürətini 8-10 dəfə artırmaq qabiliyyətinə malikdirlər. Yüksək göstəricilərə malik olmasına baxmayaraq 1500 məlum fermentlərdən ancaq 20-si geniş miqyasda istehsalatda istifadə edilir. İnsanlar min illərlə çörəyin, içkilərin və sirkə turşusunun, pendirin və s. hazırlanmasında fermentlərdən istifadə etmişlər. Hazırda sənaye miqyasında fermentlərdən istifadə edərək süni antibiotiklər, amin turşular və zülallar istehsal olunurlar.

Clostridium acetobutylicum bakteriyasının köməyi ilə X.Veysman nişastadan aseton və butil spirtini almışdır. Bu üsulla birinci dünya müharibəsində İngiltərə aseton, ikinci dünya müharibəsində SSRİ-də isə butadien kauçuku istehsal olunmuşdur. Hazırda, xüsusi ilə fermentlerdən istifadə edərək pensilinin, streptomitsinin və vitamin B12-nin alınmasını göstərmək olar. Fermintativ üsul ilə alınan etil spirti avtomobil yanacağı kimi geniş istifadə edilir. Braziliyada 10 mln. avtomobil 96% etil spirtindən istifadə edir. Bir çox ölkələrdə etanolun istehsalında şəkər qamışından, qarğıdalıdan və çox az hissə taxıldan istifadə edilir. ABŞ-da 1987-ci ildə qarğıdalıdan 4 milyard litr etanol istehsal olunaraq onun 3,2 milyardı yanacaq kimi istifadə olunmuşdur.

Kataliz sahəsində 1932-ci ildə “Lənqmür atom-molekulyar təqdimə’’, “Lənqmür kinetikası’’ və 1956-cı ildə N.N.Semyonov və S.N.Xinşelvud zəncirvari reaksiyaların tədqiqi sahəsinə görə Nobel mükafatına layiq görülmüşlər.

XXI əsrin əvvəllərində kimya sənayesinin inqilabi çevriliş planında katalizdə iki istiqamət - «yeni kimya elmi» və «mühəndis texnologiya» istiqaməti əsas yer tutur. Kataliz sahəsində çalışanların əsas elmi istiqaməti yeni katalitik sistemlərin sintezi, fermentativ katalitik proseslərə əsaslanaraq aşağı temperaturda işləyən katalizatorların hazırlanması, katalitik proseslərin atom-molekulyar səviyyədə mexanizminin tədqiqi və reaksiya zamanı katalizatorun səthində gedən prosesin “in situ’’ mexanizminin öyrənilməsidir.


Android Proqramı Yüklə

Android proqramı yükləyərək elmi-texnoloji yeniliklərdən məlumat ala, kitabxanadan istifadə edə, video dərsliklərdən yararlana bilərsiniz.

Yüklə

Ən Çox Oxunanlar

1

Qanın laxtalanması

Müəllif: Xəyal Hüseynov
2

Kufus Politalamiya

Müəllif: Əlibaba Əliyev
3

Bal arıları haqqında 8 məlumat

Müəllif: Əlibaba Əliyev
5

Konyak istehsalının tarixi

Müəllif: Əlibaba Əliyev

E-mail Üzvlüyü

E-mail vasitəsilə məlumatlanmaq istəyirsinizsə abunə olmağı unutmayın.

Kitab Məsləhəti

Bizi İzləyin