Katalysatordefinisjon og hvordan de fungerer

Heltebilder / Getty Images

EN katalysator er et kjemisk stoff som påvirker vurdere av en kjemisk reaksjon ved å endre aktiveringsenergien som kreves for at reaksjonen skal fortsette. Denne prosessen kalles katalyse. En katalysator forbrukes ikke av reaksjonen, og den kan delta i flere reaksjoner om gangen. Den eneste forskjellen mellom en katalysert reaksjon og en ukatalysert reaksjon er at aktiveringsenergi er annerledes. Det er ingen effekt på energien til reaktantene eller produktene. ΔH for reaksjonene er den samme

Hvordan katalysatorer fungerer

Katalysatorer tillater en alternativ mekanisme for at reaktantene kan bli produkter, med en lavere aktiveringsenergi og annen overgangstilstand. En katalysator kan tillate en reaksjon å fortsette ved en lavere temperatur eller øke reaksjonshastighet eller selektivitet. Katalysatorer reagerer ofte med reaktanter for å danne mellomprodukter som til slutt gir de samme reaksjonsproduktene og regenererer katalysatoren. Merk at katalysatoren kan forbrukes under ett av de mellomliggende trinnene, men den vil bli opprettet igjen før reaksjonen er fullført.

Positive og negative katalysatorer (hemmere)

Vanligvis når noen refererer til en katalysator, mener de en positiv katalysator , som er en katalysator som øker hastigheten på en kjemisk reaksjon ved å senke aktiveringsenergien. Det er også negative katalysatorer eller inhibitorer, som reduserer hastigheten på en kjemisk reaksjon eller gjør det mindre sannsynlig at det oppstår.

Promotorer og katalytiske giftstoffer

En promoter er et stoff som øker aktiviteten til en katalysator. En katalytisk gift er et stoff som inaktiverer en katalysator.

Katalysatorer i aksjon

• Enzymer er reaksjonsspesifikke biologiske katalysatorer. De reagerer med et substrat for å danne en ustabil mellomforbindelse. For eksempel katalyserer karbonsyreanhydrase reaksjonen:
  H_toCO₃(aq) ⇆ H_toO (l) + CO_to(En q)
  Enzymet lar reaksjonen nå likevekt raskere. I tilfelle av denne reaksjonen gjør enzymet det mulig for karbondioksid å diffundere ut av blodet og inn i lungene slik at det kan pustes ut.
• Kaliumpermanganat er en katalysator for nedbrytning av hydrogenperoksid til oksygengass og vann. Tilsetning av kaliumpermanganat øker temperaturen på reaksjonen og dens hastighet.
• Flere overgangsmetaller kan fungere som katalysatorer. Et godt eksempel på platina i katalysatoren til en bil. Katalysatoren gjør det mulig å gjøre giftig karbonmonoksid til mindre giftig karbondioksid. Dette er et eksempel på heterogen katalyse.
• Et klassisk eksempel på en reaksjon som ikke fortsetter med en nevneverdig hastighet før en katalysator er tilsatt, er den mellom hydrogengass og oksygengass. Hvis du blander de to gassene sammen, skjer det ikke mye. Men hvis du tilfører varme fra en tent fyrstikk eller en gnist, overvinner du aktiveringsenergien for å få i gang reaksjonen. I denne reaksjonen reagerer de to gassene for å produsere vann (eksplosivt).
  H_to+ O_toH_toO
• Forbrenningsreaksjonen er lik. For eksempel, når du brenner et stearinlys, overvinner du aktiveringsenergien ved å bruke varme. Når reaksjonen starter, overvinner varme som frigjøres fra reaksjonen aktiveringsenergien som trengs for å la den fortsette.