Katalysatordefinition und wie sie funktionieren

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EIN Katalysator ist eine chemische Substanz, die die Bewertung einer chemischen Reaktion, indem die für den Ablauf der Reaktion erforderliche Aktivierungsenergie verändert wird. Dieser Vorgang wird als Katalyse bezeichnet. Ein Katalysator wird durch die Reaktion nicht verbraucht und kann an mehreren Reaktionen gleichzeitig teilnehmen. Der einzige Unterschied zwischen einer katalysierten Reaktion und einer nicht katalysierten Reaktion besteht darin, dass die Aktivierungsenergie ist anders. Es gibt keinen Einfluss auf die Energie der Reaktanten oder der Produkte. Das ΔH für die Reaktionen ist gleich

Wie Katalysatoren funktionieren

Katalysatoren ermöglichen einen alternativen Mechanismus für die Reaktanten, um Produkte zu werden, mit einem niedrigeren Aktivierungsenergie und unterschiedlichen Übergangszustand. Ein Katalysator kann ermöglichen, dass eine Reaktion bei einer niedrigeren Temperatur abläuft oder die Temperatur erhöht Reaktionsrate oder Selektivität. Katalysatoren reagieren häufig mit Reaktanten, um Zwischenprodukte zu bilden, die schließlich die gleichen Reaktionsprodukte ergeben und den Katalysator regenerieren. Beachten Sie, dass der Katalysator während eines der Zwischenschritte verbraucht werden kann, aber er wird erneut erzeugt, bevor die Reaktion abgeschlossen ist.

Positive und negative Katalysatoren (Inhibitoren)

Wenn sich jemand auf einen Katalysator bezieht, meint er normalerweise a positiver Katalysator , ein Katalysator, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion beschleunigt, indem er seine Aktivierungsenergie senkt. Es gibt auch negative Katalysatoren oder Inhibitoren, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion verlangsamen oder ihr Auftreten weniger wahrscheinlich machen.

Promotoren und katalytische Gifte

Ein Promotor ist eine Substanz, die die Aktivität eines Katalysators erhöht. Ein katalytisches Gift ist eine Substanz, die einen Katalysator inaktiviert.

Katalysatoren in Aktion

• Enzyme sind reaktionsspezifische biologische Katalysatoren. Sie reagieren mit einem Substrat, um eine instabile Zwischenverbindung zu bilden. Beispielsweise katalysiert Carboanhydrase die Reaktion:
  H_zweiCO₃(aq) ⇆ H_zweiO (l) + CO_zwei(aq)
  Das Enzym ermöglicht, dass die Reaktion schneller ein Gleichgewicht erreicht. Bei dieser Reaktion sorgt das Enzym dafür, dass Kohlendioxid aus dem Blut in die Lunge diffundiert und ausgeatmet werden kann.
• Kaliumpermanganat ist ein Katalysator für die Zersetzung von Wasserstoffperoxid in Sauerstoffgas und Wasser. Die Zugabe von Kaliumpermanganat erhöht die Temperatur der Reaktion und ihre Geschwindigkeit.
• Mehrere Übergangsmetalle können als Katalysatoren wirken. Ein gutes Beispiel für Platin im Katalysator eines Autos. Der Katalysator ermöglicht es, giftiges Kohlenmonoxid in weniger giftiges Kohlendioxid umzuwandeln. Dies ist ein Beispiel für heterogene Katalyse.
• Ein klassisches Beispiel für eine Reaktion, die nicht mit nennenswerter Geschwindigkeit abläuft, bis ein Katalysator hinzugefügt wird, ist die Reaktion zwischen Wasserstoffgas und Sauerstoffgas. Mischt man die beiden Gase zusammen, passiert nicht viel. Wenn Sie jedoch Wärme von einem brennenden Streichholz oder einem Funken hinzufügen, überwinden Sie die Aktivierungsenergie, um die Reaktion in Gang zu bringen. Bei dieser Reaktion reagieren die beiden Gase zu Wasser (explosiv).
  H_zwei+ Ö_zweiH_zweiÖ
• Die Verbrennungsreaktion ist ähnlich. Wenn Sie beispielsweise eine Kerze anzünden, überwinden Sie die Aktivierungsenergie, indem Sie Wärme anwenden. Sobald die Reaktion beginnt, überwindet die von der Reaktion freigesetzte Wärme die Aktivierungsenergie, die erforderlich ist, damit sie ablaufen kann.