Katalizators

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt
Daļēji karamelizēts cukura gabaliņš (labajā pusē) un cukura autokatalīze, kur degšanā radušies pelni darbojas kā katalizators (kreisajā pusē).

Katalizators ir viela, kas paātrina vai palēnina kādu ķīmisko reakciju, bet pati šajā reakcijā ķīmiski nemainās. Katalizatorus, kas palēnina ķīmisko reakciju sauc par inhibitoriem. Katalizators samazina reakcijas aktivācijas enerģiju (piemēram, reakcija var notikt zemākā temperatūrā, nekā bez katalizatora), bet nemaina termodinamiku, proti, reakcijas siltumefekts ar katalizatoru būs tāds pats, kā bez katalizatora. (siltumefekts laika vienībā var atšķirties, jo reakcijas ātrums mainās).

Katalizatoru veidi[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Parasti apskata katalīzi reakcijām, kas notiek šķidrā vai gāzveida fāzē. Ja katalizators ir tādā pašā agregātstāvoklī kā reaģējošās vielas, tad tā ir homogēnā katalīze. Ja katalizators ir citā agregātstāvoklī kā reaģējošās vielas, tad tā ir heterogēnā katalīze. Ja viens vai vairāki reakcijas produkti darbojas kā katalizators, tad tā ir autokatalīze.

Heterogēnā katalīze[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Heterogēnie katalizatori parasti ir cietas vielas, uz kuru virsmas adsorbējas reaģējošās vielas. Tas pavājina reaģējošo vielu molekulu iekšējās saites un samazina reakcijas aktivācijas enerģiju. Saites starp reakcijas produktiem un substrātu (katalizatoru) ir vājākas, tāpēc tie desorbējas. Katalizatora aktivitāte šajā gadījumā ir atkarīga arī no tā virsmas laukuma, smalkāk disperģēts tāda paša sastāva katalizators būs aktīvāks. Katalizatorus (metālus vai oksīdus) parasti uznes uz porainiem materiāliem ar lielu virsmu, jo katalizatori mēdz būt dārgi (piemēram, sudrabs, platīns).

Vielas, kas samazina katalizatora efektivitāti (adsorbējoties uz virsmas labāk kā reakcijas izejvielas un nosedzot virsmu) sauc par katalizatoru indēm. Tādi bieži vien ir sēra savienojumi.

Heterogēnos katalizatorus lieto amonjaka ražošanā (dzelzs), sērskābes ražošanā ar kontakta metodi (V2O5), tauku hidrogenēšanā (niķelis).

Homogēnā katalīze[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Homogēnajā katalīzē katalizatori ir tādā pašā agregātstāvoklī kā reaģējošās vielas. Katalizators te ir molekula, ap kuru koordinējas reaģējošās vielas, tās reaģē ar katalizatoru, veidojot nestabilu starpproduktu, kas sadalās veidojot sākotnējo katalizatoru un reakcijas produktus.

Rūpniecībā homogēnajai katalīzei ir mazāka nozīme kā heterogēnajai katalīzei. Homogēnie katalizatori ir stipra skābe esterifikācijas reakcijām (parasti sērskābe), vai hlora brīvie radikāļi, kas noārda ozona slāni. Homogēnos inhibitorus lieto plašāk, galvenokārt kā vielas, ko liek klāt šķidrumiem, lai samazinātu cauruļu koroziju (apkures un dzesēšanas sistēmās).