Τύποι Καταλυτών

Οι καταλύτες είναι ενώσεις που επηρεάζουν τον ρυθμό μιας διεργασίας αλλάζοντας τη φύση μιας αντίδρασης. Ένας καταλύτης χρησιμοποιείται συχνά για να επιταχύνει ή να αυξήσει τον ρυθμό μιας χημικής διαδικασίας. Υπάρχουν πολλοί τύποι καταλυτών σε στερεά, υγρή και αέρια κατάσταση. Μέταλλα και ημιμεταλλικά στοιχεία όπως το αλουμίνιο και το πυρίτιο θεωρούνται στερεοί καταλύτες. Οι καταλύτες μπορεί να είναι αέριο ή υγρό όταν βρίσκονται στην καθαρή τους μορφή. Σε αυτές τις σημειώσεις σχετικά με τους τύπους των καταλυτών, θα αποκαλύψουμε πώς αυτές οι ενώσεις προκαλούν μια καταλυτική αντίδραση.

Τι είναι ο καταλύτης στη χημεία;

Ένας καταλύτης απαιτείται για να σπάσει ή να επιδιορθώσει τους χημικούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων των μορίων συγκεκριμένων στοιχείων ή ενώσεων κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Οι καταλύτες ενθαρρύνουν τα μόρια να αντιδράσουν, απλοποιώντας και επιταχύνοντας την όλη διαδικασία αντίδρασης.

Οι καταλύτες στην υγρή ή αέρια φάση είναι πιο πιθανό να αποτελούνται από ένα μόνο στοιχείο. Ωστόσο, μπορούν να αναμιχθούν με διαλύτες και άλλα υλικά. Οι στερεοί καταλύτες μπορούν να διασκορπιστούν μέσα σε ένα στερεό ή υγρό υπόστρωμα γνωστό ως υποστήριξη καταλύτη.

Καταλυτική αντίδραση είναι αυτή όπου χρησιμοποιείται καταλύτης στην αντίδραση. Ένας καταλύτης ανανεώνεται όταν λαμβάνει χώρα μια αντίδραση μεταξύ των δύο αντιδρώντων.

Οι καταλύτες επιταχύνουν τις αντιδράσεις μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης (Ea) μιας διαδικασίας που θα χρειαζόταν πολύ περισσότερο χρόνο για να ολοκληρωθεί χωρίς τον καταλύτη. Τέτοιες αντιδράσεις παράγουν ένα προϊόν ή προϊόντα με χαμηλότερη συνολική ενέργεια από το ή τα αντιδρώντα. Εάν δεν συνέβαινε αυτό, αυτές οι αντιδράσεις δεν θα συνέβαιναν χωρίς εξωτερική είσοδο ενέργειας.

Τύποι καταλυτών

Οι καταλύτες και οι καταλυτικές διεργασίες ταξινομούνται σε ομογενείς καταλύτες, ετερογενείς καταλύτες και βιοκαταλύτες (συνήθως ονομάζονται ένζυμα). Η φωτοκατάλυση, η περιβαλλοντική κατάλυση και οι πράσινες καταλυτικές διεργασίες είναι λιγότερο διαδεδομένες αλλά εξακολουθούν να είναι απαραίτητες μορφές καταλυτικής δραστηριότητας.

Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά της χημικής αντίδρασης, υπάρχουν πολλοί τύποι καταλυτών. Μερικά δίνονται παρακάτω:

• Αρνητικούς καταλύτες

Ένας αρνητικός καταλύτης είναι ένας τύπος καταλύτη που επιβραδύνει το ρυθμό της χημικής αντίδρασης. Μειώνει τον ρυθμό χημικής αντιδραστικότητας αναβαθμίζοντας την ενεργοποίηση της ενεργειακής διακοπής, η οποία μειώνει τον αριθμό των μορίων που αντιδρούν μπορούν να μετατραπούν σε προϊόντα.

Παράδειγμα:Το ακετανιλίδιο χρησιμοποιείται ως αρνητικός καταλύτης για τη μείωση του ρυθμού αποσύνθεσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου

• Θετικοί καταλύτες

Ένας θετικός καταλύτης επιταχύνει ή επιταχύνει τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης που λαμβάνει χώρα. Προωθεί τη χημική αντίδραση μειώνοντας τις αντιστάσεις ενέργειας ενεργοποίησης. Ένας θετικός καταλύτης επιτρέπει σε μεγάλο αριθμό δραστικών μορίων να μετατραπούν σε προϊόντα αυξάνοντας το ποσοστό του αποτελέσματος του προϊόντος.

Παραδείγματα:Στη μέθοδο του Haber, το οξείδιο του σιδήρου λειτουργεί ως θετικός καταλύτης.

• Επιταχυντής ή Προωθητής

Ένας υποκινητής ή ένας επιταχυντής είναι μια ουσία στη χημεία που ενισχύει τη δραστηριότητα του καταλύτη.

Παραδείγματα:Το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται ως προαγωγέας στη διαδικασία του Haber.

• Ομογενής Καταλύτης

Τόσο το μίγμα της αντίδρασης όσο και ο καταλύτης περιέχονται στην ίδια φάση σε ομοιογενή κατάλυση. Ο καταλύτης και τα αντιδρώντα έχουν υψηλό βαθμό ομοιογένειας, που οδηγεί σε υψηλό επίπεδο επαφής μεταξύ τους. Έτσι, υπάρχει υψηλή αντιδραστικότητα και επιλεκτικότητα της αντίδρασης υπό μέτριες συνθήκες αντίδρασης.

Παραδείγματα:Καρβονική ανυδράση, η οποία καταλύει την απελευθέρωση CO2 στους πνεύμονες από την κυκλοφορία του αίματος.

• Ετερογενής Καταλύτης

Στην ετερογενή κατάλυση, οι καταλύτες βρίσκονται σε μια ξεχωριστή φάση από το μείγμα της αντίδρασης.

Παραδείγματα:Η διαδικασία Haber-Bosch για τη σύνθεση αμμωνίας, η διαδικασία Fischer-Tropsch για την παραγωγή μιας ποικιλίας υδρογονανθράκων, κ.λπ.

• Βιοκαταλύτες

Οι βιοκαταλύτες είναι φυσικά ένζυμα ή νουκλεϊκά οξέα που καταλύουν ορισμένες χημικές διεργασίες έξω από τα ζωντανά κύτταρα. Οι ιστοί των ζώων, τα φυτά και οι μικροοργανισμοί είναι όλα πηγές ενζύμων (βακτήρια, ζυμομύκητες ή μύκητες).

Παραδείγματα:Τρυψίνη, αμυλάση.

Συμπέρασμα

Αυτή η ενότητα έχει καλύψει τα περισσότερα από τα θέματα, τους τύπους και τις έννοιες που σχετίζονται με τους τύπους των καταλυτών στη χημεία.

Οι καταλύτες είναι χημικές ουσίες που αλλάζουν τη φύση μιας αντίδρασης για να τροποποιήσουν τον ρυθμό μιας διεργασίας. Η χρήση ενός καταλύτη για την επιτάχυνση ή την αύξηση του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης είναι κοινή. Οι καταλύτες έρχονται σε μια ποικιλία στερεών, υγρών και αέριων μορφών. Οι στερεοί καταλύτες περιλαμβάνουν μέταλλα και ημιμεταλλικά συστατικά όπως το αλουμίνιο και το πυρίτιο. Στην πιο καθαρή τους μορφή, οι καταλύτες μπορεί να είναι αέριο ή υγρό. Μάθαμε πώς αυτές οι ουσίες προκαλούν μια καταλυτική αντίδραση σε αυτές τις σημειώσεις για τα πολλά είδη καταλυτών.