Katalýza – je proces změny rychlosti chemické reakce pomocí katalyzátory – látky, které se účastní chemické reakce, ale nejsou součástí konečných produktů a v důsledku reakce se nespotřebovávají.
Některé katalyzátory reakci urychlují (např.pozitivní katalýza), ostatní – zpomalte (negativní katalýza). Negativní katalýza se nazývá inhibicea katalyzátory, které snižují rychlost chemických reakcí – inhibitory.
Rozlišuje se mezi homogenní a heterogenní katalýzou.
Homogenní katalýza.
Při homogenní katalýze se reaktanty a katalyzátor nacházejí ve stejné skupenství a mezi nimi není žádné rozhraní. Příkladem homogenní katalýzy je oxidační reakce SO2 и SO3 v přítomnosti katalyzátoru NE (reaktanty a katalyzátor jsou plyny).
Heterogenní katalýza.
V případě heterogenní (nejednotné) katalýzy jsou reaktanty a katalyzátor v různých agregátních stavech a mezi nimi je povrch (hranice). Katalyzátor je obvykle pevná látka a reaktanty jsou kapaliny nebo plyny. Příkladem heterogenní katalýzy je oxidace. NN3 na NE v přitomnosti Pt (katalyzátor je pevná látka).
Mechanismus účinku katalyzátorů
Působení pozitivních katalyzátorů se snižuje na snížení aktivační energie reakce. Еa (ven), Působení inhibitorů je opačné.
Takže k té reakci 2ahoj = H2+I2 Еa (ven)=184 kJ/mol. Pokud k této reakci dochází za přítomnosti katalyzátoru Au nebo Ptpak Еa (ven)=104 kJ/mol, resp.
Mechanismus účinku katalyzátoru v homogenní katalýze se vysvětluje tvorbou meziproduktů mezi katalyzátorem a jednou z reagujících látek. Meziprodukt poté reaguje s druhou výchozí látkou, což vede k tvorbě reakčního produktu a katalyzátoru v jeho původní formě. Vzhledem k tomu, že rychlost obou meziproduktů je výrazně vyšší než rychlost přímého procesu, probíhá reakce s účastí katalyzátoru výrazně rychleji než bez něj.
SO2 + 1 / 2 O2 = SO3 teče velmi pomalu a pokud použijete katalyzátor NE
pak reakce NE +1/2O2 = NE2 и NE2 +SO2 = SO3 +NE rychle plynout.
Mechanismus účinku katalyzátoru v heterogenní katalýze je odlišný. V tomto případě dochází k reakci v důsledku adsorpce molekuly reaktantů na povrchu katalyzátoru (povrch katalyzátoru není rovnoměrný: obsahuje tzv. aktivní centra, na kterých se adsorbují částice reagujících látek.). Zvýšení rychlosti chemické reakce se dosahuje především snížením aktivační energie adsorbovaných molekul a také částečně zvýšením koncentrace reagujících látek v místech, kde došlo k adsorpci.
Katalytické jedy a promotory.
Některé látky snižují nebo zcela ničí aktivitu katalyzátoru, takové látky se nazývají katalytické jedyNapříklad malé nečistoty síry (0,1 %) zcela zastavují katalytický účinek kovového katalyzátoru (železné houby) používaného při syntéze amoniaku. Látky, které zvyšují aktivitu katalyzátoru, se nazývají promotory. Například katalytická aktivita železné houby se výrazně zvyšuje přidáním asi 2 % metahlinitanu draselného. KAlO2.
Aplikace katalyzátorů
Působení katalyzátoru je selektivní a specifické. To znamená, že použitím různých katalyzátorů lze ze stejných látek získat různé produkty. To platí zejména pro reakce organických látek. Například v přítomnosti katalyzátoru Ahoj3 Dehydratace ethylalkoholu probíhá za přítomnosti Cu – dehydrogenace:
Biologické katalyzátory, které se účastní složitých chemických přeměn probíhajících v těle, se nazývají enzymy.
Katalyzátory se široce používají při výrobě kyseliny sírové, amoniaku, kaučuku, plastů a dalších látek.
Autor: Metelsky A.V.
Zdroj: Metelsky A.V., Chemie ve zkušebních otázkách a odpovědích, Minsk, Vydavatelství „Běloruská encyklopedie“, 1999
Datum zdroje: 1999
