Пересмотр представлении о катализе, связанный с оценкой новых экспериментальных данных, начался в 20—30-х годах. Совпадение этого процесса с распространением электронных представлений в химии симптоматично и далеко не случайно. По существу все теории катализа, созданные и развиваемые на протяжении четырех последующих десятилетий, знаменовали переход от качественных гипотез к более глубоким, пытающимся объяснить механизм катализа с учетом природы химической связи и состояния электронных оболочек атомов.
Общие представления о катализе требовали прежде всего классификационного подхода. За четверть века экспериментальной работы в области каталитических процессов накопился обширный материал, который требовал расшифровки понятий «гомогенный», «гетерогенный», «микрогетерогенный». Вместе с тем каталитические процессы рассматривались как явления, не требовавшие обобщенного подхода. В этом частично следует искать объяснений скрытого периода развития теорий катализа в первые десятилетия XX в., когда доминировали эмпирические исследования. Кроме того, благодаря успехам практического применения каталитических процессов необходимость в теоретическом осмыслении экспериментального материала не сразу выступила на первый план. Для анализа каталитических явлений требовалась достаточно широкая теоретическая основа. Такой основой первоначально явились учение о скорости химических реакций, химическая кинетика, а позднее электронные представления о природе химическои связи.
Что касается попыток внести уточнения в классификацию каталитических процессов, то прошло еще 30 лет, прежде чем А. А. Баландин высказал положение, что «каталитические реакции могут протекать по атомному или ионному механизму. Именно между этими типами, а не между гетерогенным и гомогенным катализом проходит демаркационная линия, хотя чаще всего гетерогенные каталитические реакции принадлежат к атомному, а гомогенные — к ионному типу. Вместе с тем, строго говоря, большинство химических реакций являются гомогенно-гетерогенными, поэтому такое деление носит характер не столько классификации, сколько толкования процесса.
С 20-х годов большое внимание привлекают две группы проблем: механизм реакций (определение всех этапов химического превращения) и природа элементарного акта реакции. Теории катализа неизбежно должны были оказаться включенными в рамки этих проблем. Однако так как это произошло уже после внедрения в химию электронных представлений (в значительной степени благодаря этому процессу) и в связи с накоплением опыта экспериментальных исследований каталитических процессов, изучение катализа сосредоточилось на детальном изучении механизма взаимодействия катализатора и реагента, затрагивающем уже не отдельные фазы превращений молекул, а этапы изменения и перегруппировок всех типов химических связей.
С конца 20-х —начала 30-х годов на основании экспериментального материала, накопленного при изучении гетерогенного катализа, начали развиваться теории, основанные на введении физических представлений в объяснение сущности происходящих химических процессов. Из всех физических теорий катализа к началу XX в. интерес представляла лишь адсорбционная теория но и она носила скорее описательный характер и помогала более или менее приближенно уяснить ускорение реакций как результат активации реагентов, адсорбирующихся на твердой поверхности катализатора. Химические теории объясняли большое число фактов, касающихся в основном селективности свойств катализаторов и весьма приблизительно направления каталитических реакций.
|