Τύποι Καταλυτών με Παραδείγματα
Οι καταλύτες είναι ουσίες που αλλάζουν τον ρυθμό αντίδρασης αλλάζοντας την πορεία της αντίδρασης. Ο καταλύτης είναι μια ουσία που επιτρέπει σε μια χημική αντίδραση να συμβεί πιο γρήγορα ή κάτω από διαφορετικές συνθήκες, όπως σε χαμηλότερη θερμοκρασία.
Οι καταλύτες μπορεί να είναι οποιασδήποτε ύλης - στερεά, υγρά ή αέρια. Τα μέταλλα και τα οξείδια τους, όπως τα σουλφίδια και τα αλογονίδια, είναι παραδείγματα στερεών καταλυτών. Οι καταλύτες μπορεί επίσης να είναι υγρά ή αέρια στοιχεία που είναι στην πιο καθαρή τους μορφή. Αυτά τα συστατικά μερικές φορές συνδυάζονται με κατάλληλους διαλύτες ή φορείς.
Χαρακτηριστικά ενός καταλύτη
- Οι καταλύτες βοηθούν στην αύξηση του ρυθμού αντίδρασης διαβάζοντας την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης.
- Οι καταλύτες δεν μπορούν να ξεκινήσουν την αντίδραση. Ενεργοποιούν μόνο την αντίδραση.
- Η δραστηριότητα του καταλύτη εξαρτάται από το βέλτιστο pH και τη θερμοκρασία του.
- Μια μικρή ποσότητα καταλύτη αρκεί για τη διεξαγωγή των αντιδράσεων.
- Οι καταλύτες είναι γενικά ειδικοί για τις αντιδράσεις. Οι ειδικοί καταλύτες λειτουργούν σε συγκεκριμένες αντιδράσεις και δεν θα καταλύουν άλλες αντιδράσεις.
Τύποι καταλυτών
Οι καταλύτες είναι δύο τύπων:
Θετικός καταλύτης
Ο καταλύτης που αυξάνει τον ρυθμό αντίδρασης είναι θετικός καταλύτης. Ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης. Αυξάνει το ποσοστό των προϊόντων.
Ένα παράδειγμα είναι η παρασκευή αμμωνίας με τη διαδικασία του Haber. Το οξείδιο του σιδήρου ενεργεί ως καταλύτης σε αυτή την αντίδραση, αυξάνοντας την παραγωγή αμμωνίας.
Περισσότερα παραδείγματα θετικών καταλυτών είναι το διοξείδιο του μαγγανίου, το πεντοξείδιο του βαναδίου και η πλατίνα. Το διοξείδιο του μαγγανίου χρησιμοποιείται στην αποσύνθεση του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Το πεντοξείδιο του βαναδίου χρησιμοποιείται σε πολλές διεργασίες όπως η οξείδωση του διοξειδίου του θείου, η οξείδωση της αιθανόλης, η παραγωγή φθαλικού οξέος, οξαλικών οξέων κ.λπ.
Αρνητικός καταλύτης
Οι καταλύτες που μειώνουν τον ρυθμό αντίδρασης ονομάζονται αρνητικοί καταλύτες. Μειώνουν τον ρυθμό αντίδρασης αυξάνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης. Μειώνουν την παραγωγή της αντίδρασης.
Ένα παράδειγμα αρνητικού καταλύτη είναι το ακετανιλίδιο, το οποίο χρησιμοποιείται στην αποσύνθεση του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε οξυγόνο και νερό. Το φωσφορικό οξύ δρα ως αρνητικός καταλύτης στην αποσύνθεση του διοξειδίου του διυδρογόνου. Το αλκοόλ είναι αρνητικός καταλύτης στη διαδικασία οξείδωσης του θειικού νατρίου.
Σημασία του καταλύτη
Όλα τα προϊόντα που παράγονται στις βιομηχανίες, μερικές φορές περνούν από κατάλυση.
Επεξεργασία ενέργειας
Η διύλιση του πετρελαίου χρησιμοποιεί κατάλυση. η καύση ορυκτών καυσίμων χρησιμοποιεί κατάλυση.
Παραγωγή χημικών ουσιών
Η παραγωγή χημικών στις βιομηχανίες, σε μεγάλες ποσότητες, γίνεται με τη διαδικασία της κατάλυσης. Νιτρικό οξύ, θειικό οξύ, ξυλόλιο κ.λπ. Πολλά πολυμερή παράγονται από αιθυλένιο και προπυλένιο με τη διαδικασία Ziegler-Natta. Η διαδικασία της καρβονυλίωσης χρησιμοποιεί μεταλλικούς καταλύτες. Μερικές ακόμη αντιδράσεις είναι η αντίδραση Heck, οι αντιδράσεις Friedel-craft κ.λπ. Πολλά φαρμακευτικά προϊόντα παρασκευάζονται με εναντιοεκλεκτική κατάλυση.
Επεξεργασία τροφίμων
Στη βιομηχανία τροφίμων, οι καταλύτες είναι μια κοινή και σημαντική ουσία. Πολλά προϊόντα διατροφής παρασκευάζονται με τη χρήση καταλυτών.
Περιβάλλον
Οι καταλύτες επηρεάζουν το περιβάλλον με καλούς τρόπους. Βοηθά στην παραγωγή πράσινων καυσίμων. Χρησιμοποιείται επίσης για τη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου. Οι καταλύτες βοηθούν στη μετατροπή των απορριμμάτων σε πρώτες ύλες που μπορούν να παράγουν ενέργεια.
Χρήσεις καταλύτη
Οι αντιδράσεις χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς για τη δημιουργία χρήσιμων αγαθών.
- Για την παραγωγή μαργαρίνης, χρησιμοποιείται καταλύτης στην αντίδραση υδρογόνου με λίπος.
- Ένας καταλύτης επιταχύνει την αντίδραση επιβραδύνοντας τον ρυθμό της ενέργειας ενεργοποίησης.
- Ακόμη και σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, ένας καταλύτης μπορεί να πραγματοποιήσει την αντίδραση.
Συμπέρασμα
Οι καταλύτες έχουν μεγάλη σημασία στην καθημερινή ζωή και σε πολλές βιομηχανίες. Οι καταλύτες βοηθούν στο
αυξάνουν την παραγωγή οποιασδήποτε αντίδρασης και μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης. Δεν καταναλώνονται στην αντίδραση και έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά για άλλες αντιδράσεις. Οι καταλύτες δεν επηρεάζουν τις αντιδράσεις και τα προϊόντα και εξαρτώνται από συγκεκριμένο pH και θερμοκρασία.
