Современный ученый, разрабатывающий эффективный промышленный метод получения какого-либо продукта, должен предложить процесс, протекающий с высокой производительностью и с образованием одного целевого продукта. Решить сегодня эту задачу без катализаторов нельзя.

Явление увеличения скорости реакции за счет веществ, не принимающих видимого участия в реакции, - катализ стал объектом внимания Зелинского на долгие годы.

Н.Д. Зелинский полностью разделял взгляды Д.И. Менделеева о том, что на поверхности твердого катализатора происходит деформация молекул реагирующих веществ, вследствие чего повышается их реакционная способность.

Теоретические воззрения Н.Д. Зелинского на природу каталитического акта базировались на его многочисленных исследованиях каталитических превращений углеводородов. Он синтезировал более 30 новых углеводородов, среди которых сложные циклические соединения – спирановые и бициклические.

1. Дегидрогенизационный катализ

– каталитические превращения насыщенных углеводородов, приводящие к образованию ненасыщенных соединений за счет отщепления водорода. Впервые это явление было описано Зелинским в 1911 году на примере дегидрирования шестичленных циклов в присутствии платины и палладия.

При исследовании катализа впервые была открыта избирательность действия катализаторов. Сущность явления состоит в том, что каждому типу катализаторов отвечает строго определенный круг превращений. Поздняя формулировка – селективность действия катализаторов.

Причина избирательности действия катализаторов может объясняться исходя из положений мультиплетной теории.

В 1911 году при исследовании дегидрогенизации шестичленных циклов Зелинским было открыто интересное явление – необратимый катализ. Иллюстрацией ускорения перехода от лабильных форм к стабильным, не подверженным превращениям в исходный продукт. Нестабильные молекулы циклогексена в присутствии платины превращаются в стабильные молекулы бензола и циклогексана.

Дегидрогенизационный катализ стал самостоятельным разделом каталитической химии и основой целой отрасли нефтепереработки.

2. Гидрогенизационный катализпредставляет собой каталитическую реакцию присоединения водорода к ненасыщенным соединениям. В отличие от дегидрогенизации она протекает в более мягких условиях. Катализаторы никель, палладий и платина, ведущие дегидрогенизацию при температурах около 3000 С, при низких температурах (~ 1000 С) активируют присоединение водорода.

Цель катализа не только присоединить к молекуле водород, но и осуществить процесс так, чтобы он протекал с изменением строения молекулы.

3. Каталитическая изомерия

– процесс изменения структуры соединения в присутствии катализаторов.

Зелинским впервые были описаны два вида изомерных превращений циклических и линейных углеводородов. Было открыто явление структурной изомеризации и миграция двойной связи.

Исследования по органическому катализу Зелинского вылились в самостоятельное направление науки и промышленности – биохимию и нефтехимию.

Катализ становится основным ускорителем прогресса не только химической промышленности, но и машиностроения, авиационной промышленности, автомобилестроения и т.д. Его роль с каждым годом будет все возрастать.