催化劑

催化劑

化學物質
從化學領域來看,在化學反應裡能改變反應物化學反應速率(提高或降低)而不改變化學平衡,且本身的質量和化學性質在化學反應前後都沒有發生改變的物質叫催化劑(固體催化劑也叫觸媒)。[1]催化劑在現代化學工業中占有極其重要的地位,例如,合成氨生産采用鐵催化劑,硫酸生産采用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生産中,都采用不同的催化劑。
    中文名:催化劑 外文名: 别名: 英文名:Catalyst 時間:1981年 解釋:改變反應物的化學反應速率 發現人:貝采裡烏斯

發現

催化劑最早由瑞典化學家貝采裡烏斯發現。100多年前,有個魔術“神杯”的故事。貝采裡烏斯發現,原來酒杯裡有少量黑色粉末。他瞧瞧自己的手,發現手上沾滿了在實驗室研磨白金時給沾上的鉑黑。他興奮地把那杯酸酒一飲而盡。原來,把酒變成醋酸的魔力是來源于白金粉末,是它加快了乙醇(酒精)和空氣中的氧氣發生化學反應,生成了醋酸。後來,人們把這一作用叫做觸媒作用或催化作用,希臘語的意思是“解去束縛”。

選擇性

催化劑的構成有的是單一化合物,有的是絡合化合物,有的是混合物。催化劑有使某一反應加速,而較少影響其它反應的性能,稱為催化劑的選擇性,不同的反應所用的催化劑有所不同,例如澱粉氧化用的催化劑以NaClO2作氧化劑,Ni2+、Fe2+、Cu2+等催化作用較好;若用H2O2作氧化劑時,Fe2+、Mn2+等效果好,而Ni2+、Cu2+、Co2+等效果較差;當用KMnO4為氧化劑時,而是自身反應産生的Mn2+作催化劑,但Fe2+、Ni2+、Cu2+等均無催化作用。

主要分類

催化劑種類繁多,按狀态可分為液體催化劑和固體催化劑;按反應體系的相态分為均相催化劑和多相催化劑,均相催化劑有酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。多相催化劑有固體酸催化劑、有機堿催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡合物催化劑、稀土催化劑、分子篩催化劑、生物催化劑、納米催化劑等;按照反應類型又分為聚合、縮聚、酯化、縮醛化、加氫、脫氫、氧化、還原、烷基化、異構化等催化劑;按照作用大小還分為主催化劑和助催化劑。

均相

催化劑和反應物同處于一相,沒有相界存在而進行的反應,稱為均相催化作用,能起均相催化作用的催化劑為均相催化劑。均相催化劑包括液體酸、堿催化劑和色可賽思固體酸和堿性催化劑、可溶性過渡金屬化合物(鹽類和絡合物)等。均相催化劑以分子或離子獨立起作用,活性中心均一,具有高活性和高選擇性。

多相

多相催化劑又稱非均相催化劑,用于不同相(Phase)的反應中,即和它們催化的反應物處于不同的狀态。例如:在生産人造黃油時,通過固态鎳(催化劑),能夠把不飽和的植物油和氫氣轉變成飽和的脂肪。固态鎳是一種多相催化劑,被它催化的反應物則是液态(植物油)和氣态(氫氣)。一個簡易的非均相催化反應包含了反應物(或zh-ch:底物;zh-tw:受質)吸附在催化劑的表面,反應物内的鍵因斷裂而導緻新鍵的産生,但又因産物與催化劑間的鍵并不牢固,而使産物脫離反應位等過程。

生物

酶是生物催化劑,是植物、動物和微生物産生的具有催化能力的有機物(絕大多數的蛋白質。但少量RNA也具有生物催化功能),舊稱酵素。酶的催化作用同樣具有選擇性。例如,澱粉。酶催化澱粉水解為糊精和麥芽糖,蛋白酶催化蛋白質水解成肽等。活的生物體利用它們來加速體内的化學反應。如果沒有酶,生物體内的許多化學反應就會進行得很慢,難以維持生命。大約在37℃的溫度中(人體的溫度),酶的工作狀态是最佳的。如果溫度高于50℃或60℃,酶就會被破壞掉而不能再發生作用。

反應

人們利用催化劑,可以改變化學反應的速率,這被稱為催化反應。大多數催化劑都隻能加速某一種化學反應,或者某一類化學反應,而不能被用來加速所有的化學反應。催化劑并不會在化學反應中被消耗掉。不管是反應前還是反應後,它們都能夠從反應物中被分離出來。不過,它們有可能會在反應的某一個階段中被消耗,然後在整個反應結束之前又重新産生。

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