В мультиплетной теории прослеживаются два принципа.
Во-первых, как отметил А. А. Баландин, необходимо структурное соответствие между строением реагирующих молекул и кристаллической решеткой катализатора, без которого хемо-сорбция была бы невозможна (структурный принцип). При отсутствии его молекулы реагента могут адсорбироваться меньшим числом точек или не адсорбироваться вовсе. Деформация молекул при этом не происходит, и каталитическая реакция невозможна. Согласно этому принципу в мультиплетную теорию был введен матричный эффект, хотя принцип матрицы применительно к биокаталитическим процессам (биосинтез белка) был предложен Н. К. Кольцовым уже в 1927 г. Принцип структурного соответствия объяснял селективную избирательность катализа.
Вторым принципом, введенным А. А. Баландиным позднее, был энергетический: для разрыва связи между атомами реагента требуется различная энергия в зависимости от того, находится ли его молекула в растворе или адсорбирована на активном центре катализатора. Соответственно должны были меняться теплоты образования и распада мультиплетного комплекса.
На основании мультиплетной теории Баландина в ее первом варианте нельзя было осуществить неэмпирический расчет энергетических характеристик каталитической системы. Введение энергетического принципа не избавило ее от этого недостатка. Поэтому особое внимание привлекали такие теории, которые сулили бы развитие квантово-механических систем расчетов или же использование полу эмлирических методов вычисления характеристик каталитических систем. Одной из них была теория абсолютных скоростей реакций обобщающая механизм и кинетику химических реакций. Сформулированная в 30-х годах Г. Эйрингом, М. Эвансом и М. Поляни, она трактовала осуществление химических реакций как достижение переходного состояния или образования активного комплекса. В своей расчетной части эта теория опиралась на методы статистической и квантовой механики, используемые соответственно для расчета абсолютной скорости реакции и поверхности потенциальной энергии системы. Активный комплекс рассматривался при этом как обычное молекулярное образование.
Сущность теории переходного состояния сводилась к следующим положениям. При химической реакции (в том числе и каталитической) происходит преодоление потенциального барьера путем возникновения такого состояния (или конфигурации системы реагентов), которое будет наиболее благоприятствующим образованию при его распаде конечных продуктов. С помощью моделей активных комплексов сейчас объясняют множество реакций, например с участием металлоорганических соединений: В 20—30-х годах на основе электронной теории были предприняты попытки усовершенствовать и развить теорию промежуточной хемосорбции. Так, С. 3. Рогинский, исходя из представлений о гемолитическом (электронном, или окислительно-восстановительном) и гетеролитическом (ионном, или кислотно-основном) характере реакций, развил гипотезу о зависимости каталитической активности твердого катализатора от его электронного строения. В упомянутых двух типах реакций хемосорбция и образование промежуточного активного комплекса должны были происходить за счет орбитальных электронов реагента и «дырок»—обобщенных электронов катализатора в первом случае и за счет ионов во втором. Эти положения послужили основой для создания электронной теории катализа, развитие которой продолжается и в настоящее время.
|