Өмір

Катализаторлардың анықтамасы және олар қалай жұмыс істейді

Катализаторлардың анықтамасы және олар қалай жұмыс істейді

Катализатор - бұл реакцияның жүруіне қажетті активтендіру энергиясын өзгерту арқылы химиялық реакция жылдамдығына әсер ететін химиялық зат. Бұл процесс катализ деп аталады. Катализатор реакцияны тұтынбайды және ол бірнеше реакцияларға қатысуы мүмкін. Катализделген реакция мен катализденбеген реакцияның жалғыз айырмашылығы - активтендіру энергиясы әр түрлі. Реактивтер мен өнімдердің энергиясына әсер етпейді. Реакциялар үшін ΔH бірдей.

Катализаторлар қалай жұмыс істейді

Катализаторлар реактивтердің балама тетікке айналуына мүмкіндік береді, активтену энергиясы төмен және ауысу жағдайы әртүрлі. Катализатор реакцияның төмен температурада өтуіне немесе реакция жылдамдығы мен селективтілігін жоғарылатуға мүмкіндік беруі мүмкін. Катализаторлар көбінесе реактивтермен әрекеттесіп, нәтижесінде реакция өнімдерін шығаратын және катализаторды қалпына келтіретін аралықтар түзеді. Назар аударыңыз, катализатор аралық кезеңдердің бірінде тұтынылуы мүмкін, бірақ ол реакция аяқталғанға дейін қайтадан жасалады.

Оң және теріс катализаторлар (ингибиторлар)

Әдетте біреу катализаторды айтқан кезде, олар а оң катализатор, ол активтендіру энергиясын төмендету арқылы химиялық реакция жылдамдығын тездететін катализатор болып табылады. Сондай-ақ, химиялық реакцияның жылдамдығын баяулататын немесе оның пайда болу мүмкіндігін азайтатын теріс катализаторлар немесе ингибиторлар бар.

Промоутерлер мен каталитикалық улар

Промоутер - катализатордың белсенділігін арттыратын зат. Каталитикалық улану - бұл катализаторды белсенді етпейтін зат.

Әрекеттегі катализаторлар

  • Ферменттер реакцияға тән биологиялық катализаторлар болып табылады. Олар субстратпен әрекеттесіп, тұрақсыз аралық қосылыс түзеді. Мысалы, көміртегі ангидразы реакцияны катализдейді:
    Н2СО3(aq) ⇆ H2O (l) + CO2(aq)
    Фермент реакцияның тезірек тепе-теңдікке жетуіне мүмкіндік береді. Бұл реакция жағдайында фермент көмірқышқыл газының қаннан және өкпеге таралуына мүмкіндік береді, сондықтан оны шығарып тастайды.
  • Калий перманганаты сутегі асқын тотығының оттегі газына және суға ыдырауының катализаторы болып табылады. Калий перманганатын қосу реакцияның температурасын және оның жылдамдығын жоғарылатады.
  • Бірнеше өтпелі металдар катализатор ретінде қызмет ете алады. Автомобильдің каталитикалық түрлендіргішіндегі платинаның жақсы мысалы. Катализатор улы көміртегі тотығын аз уытты көмірқышқыл газына айналдыруға мүмкіндік береді. Бұл гетерогенді катализдің мысалы.
  • Катализаторды қосқанға дейін жылдамдықпен жүрмейтін реакцияның классикалық мысалы - сутегі мен оттегі газы. Егер сіз екі газды бір-біріне араластырсаңыз, ештеңе болмайды. Алайда, егер сіз жарықтандырылған сіріңкеден немесе ұшқыннан жылу қоссаңыз, реакцияны бастау үшін активтендіру энергиясын жеңесіз. Бұл реакцияда екі газ суды (жарылғыш) алады.
    Н2 + O2 ↔ Н2О
  • Жану реакциясы ұқсас. Мысалы, сіз шам жағсаңыз, сіз жылу қолдану арқылы активтендіру энергиясын жеңесіз. Реакция басталғаннан кейін реакциядан шығарылған жылу оны бастауға мүмкіндік беретін активация энергиясын жеңеді.