Πώς μπορεί ένας θετικός καταλύτης να αλλάξει μια αντίδραση;

Ένας θετικός καταλύτης εκσυγχρονίζει τη διαδικασία μειώνοντας τα ενεργειακά φράγματα ενεργοποίησης, επιτρέποντας τη μετατροπή μεγάλου αριθμού πρόδρομων ή αντιδραστικών συστατικών σε εξόδους και έτσι ενισχύοντας το ποσοστό απόδοσης εκχύλισης. Περαιτέρω στην ανάρτηση, θα μάθουμε πώς αυτοί οι ισχυροί θετικοί καταλύτες μπορούν να αλλάξουν οποιαδήποτε αντίδραση;

Έννοια των θετικών καταλυτών

Θετικός καταλύτης είναι μια ουσία που επιταχύνει τον ρυθμό αντίδρασης έως και κατά δέκα. Οι θετικές ωθήσεις ή καταλύτες είναι εκείνες που επιταχύνουν την επανάληψη και την ταχύτητα ενός κύκλου αντίδρασης.

Υπάρχουν ορισμένα χαρακτηριστικά ενός καταλύτη, τα οποία πρέπει να γνωρίζετε πριν καταλάβετε πώς μεταβάλλουν μια χημική αντίδραση –

• Ένας καταλύτης πρέπει να μπορεί να αντιδρά γρήγορα με άλλες χημικές ουσίες για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση.

• Το εμβαδόν επιφάνειας ενός καταλύτη είναι σημαντικό επειδή επιτρέπει σε περισσότερα αντιδραστήρια να έρθουν σε επαφή μαζί του, επιταχύνοντας την αντίδραση.

• Ένας καταλύτης πρέπει να είναι συμβατός με άλλες χημικές ουσίες που εμπλέκονται στην αντίδραση προκειμένου να λειτουργεί σωστά.

• Όταν ολοκληρωθεί οποιαδήποτε χημική αντίδραση, ο καταλύτης αυτής της χημικής αντίδρασης θα αναγεννηθεί για να ξεκινήσει ξανά ο κύκλος της αντίδρασης. Αυτό το χαρακτηριστικό του καταλύτη είναι μοναδικό.

Πριν προσπαθήσετε να κατανοήσετε τον μηχανισμό των καταλυτών, πρέπει να κατανοήσετε την έννοια των θετικών καταλυτών. Ας πάρουμε ένα παράδειγμα για να το καταλάβουμε καλύτερα.

Κατά τη διαδικασία του Haber, όταν παρασκευάζεται η αμμωνία, το οξείδιο του σιδήρου αυξάνει τον ρυθμό αντίδρασης σχηματισμού αμμωνίας ή μπορείτε να πείτε ότι το οξείδιο του σιδήρου δρα ως θετικός καταλύτης για να αυξήσει τον ρυθμό αντίδρασης.

N2 + 3H2 ↔ 2 NH3

Ο θετικός καταλύτης που χρησιμοποιείται στην παραπάνω αντίδραση είναι το οξείδιο του σιδήρου (Fe2O3).

Διαδικασία του Haber είναι μια χημική αντίδραση όπου το άζωτο αντιδρά με το υδρογόνο για να σχηματίσει αμμωνία ως τελικό προϊόν. Η αντίδραση καταλύεται σε ατμοσφαιρική πίεση 200°C και η θερμοκρασία κυμαίνεται από 400 έως 450 βαθμούς Κελσίου. Από την άλλη πλευρά, τα μόρια ή οι ενώσεις που μειώνουν την απόδοση του καταλύτη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αντίδρασης είναι γνωστά ως δηλητήρια καταλύτη.

Στην παραπάνω αντίδραση, είδατε πώς το οξείδιο του σιδήρου δρα ως καταλύτης και ενισχύει την ταχύτητα αντίδρασης μεταξύ αζώτου και υδρογόνου, έτσι ώστε να σχηματίζουν αμμωνία ως υποπροϊόν. Αυτό δείχνει τη σημασία του ρόλου των καταλυτών σε οποιαδήποτε χημική αντίδραση.

Πώς μπορούν οι θετικοί καταλύτες να αλλάξουν τις αντιδράσεις;

Η έρευνα ανακάλυψε ότι οι θετικές ωθήσεις ή οι καταλύτες μπορούν να προσαρμόσουν τον ρυθμό απόκρισης έως και ένα συστατικό. Αυτό υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχουν πιθανές εφαρμογές θετικών καταλυτών σε χημικές και φαρμακευτικές εταιρείες.

Μια πιθανή εξήγηση για αυτό το φαινόμενο είναι ότι οι θετικοί καταλύτες αυξάνουν τη συγγένεια των αντιδρώντων μεταξύ τους. Αυτό αυξάνει τον ρυθμό με τον οποίο τα αντιδρώντα μετατρέπονται σε μόρια ενός προϊόντος.

Ας καταλάβουμε πώς λειτουργούν αυτοί οι θετικοί καταλύτες για να αλλάξουν τις αντιδράσεις.

• Οι καταλύτες έχουν έναν μηχανισμό μέσω του οποίου ενισχύουν τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων επιταχύνοντάς τες.

• Για να λάβει χώρα μια αντίδραση, οι χημικές ουσίες που εμπλέκονται πρέπει να έρθουν σε επαφή μεταξύ τους.

• Ένας καταλύτης βοηθά στην αύξηση της επιφάνειας αυτών των χημικών ουσιών, επιτρέποντας σε περισσότερα αντιδραστήρια να έρθουν σε επαφή μαζί τους.

• Ως αποτέλεσμα, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται, γεγονός που επιταχύνει περαιτέρω την αντίδραση και την καθιστά πιο αποτελεσματική.

Οι καταλύτες διευκολύνουν τις διαδικασίες να πραγματοποιηθούν γρήγορα, επιτρέποντάς τους να μεταβούν σε μια κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας. Το κάνουν αυτό μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης που απαιτείται για να το ολοκληρώσουν.

Ακολουθούν ορισμένοι θετικοί καταλύτες που μπορούν να επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις:

Οξυγόνο: Το οξυγόνο είναι ένας κοινός καταλύτης σε πολλές χημικές αντιδράσεις. Βοηθά στη διάσπαση των μορίων και στη δημιουργία νέων ουσιών.

Άζωτο: Το άζωτο είναι ένας άλλος κοινός καταλύτης σε πολλές χημικές αντιδράσεις και επίσης βοηθά στη διάσπαση των μορίων για τη δημιουργία νέων ουσιών.

Φώσφορος: Ο φώσφορος είναι βασικό συστατικό σε πολλές βιοχημικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της αντιγραφής του DNA και της παραγωγής ενέργειας. Παίζει επίσης ρόλο στην καταλυτική δραστηριότητα των ενζύμων.

Κάλιο: Το κάλιο είναι σημαντικό στις βιοχημικές αντιδράσεις γιατί βοηθά στη διάσπαση των μορίων. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως κατάλυση.

Σίδερο: Ο σίδηρος είναι βασικό στοιχείο σε πολλά ένζυμα που είναι σημαντικά στις χημικές αντιδράσεις. Βοηθά επίσης να καταλύσει τη διάσπαση των μορίων.

Θείο: Το θείο είναι ένα κοινό συστατικό σε πολλά ένζυμα και παίζει σημαντικό ρόλο στην κατάλυση.

Χλώριο: Το χλώριο είναι απαραίτητο στοιχείο τόσο για τη ζωή όσο και για τις χημικές αντιδράσεις, παίζοντας ρόλο στην καταλυτική δραστηριότητα των ενζύμων.

Ιώδιο: Το ιώδιο είναι απαραίτητο στοιχείο τόσο για τη ζωή όσο και για τις χημικές αντιδράσεις και επίσης παίζει ρόλο στην καταλυτική δραστηριότητα των ενζύμων.

Νάτριο: Το νάτριο είναι ένα σημαντικό στοιχείο για πολλές βιοχημικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της διάσπασης των μορίων από τα ένζυμα.

Συμπέρασμα

Ένας θετικός καταλύτης μπορεί να έχει βαθιά επίδραση στον ρυθμό αντίδρασης. Κατανοώντας τις επιδράσεις των θετικών καταλυτών στις διαδικασίες αντίδρασης, ο καθένας μπορεί να προβλέψει την απόδοση του προϊόντος. Η μελέτη διαπίστωσε ότι οι θετικοί καταλύτες μπορούν να αλλάξουν τον ρυθμό αντίδρασης και επίσης να επιταχύνουν τη διαδικασία 10 φορές πιο γρήγορα. Αυτό υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχουν πιθανές εφαρμογές για τη χρήση θετικών καταλυτών στη χημική και φαρμακευτική παραγωγή. Η μελέτη διεξήχθη χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο για τη μέτρηση του ρυθμού αντίδρασης, η οποία αποκάλυψε ότι οι θετικοί καταλύτες μπορούν να αλλάξουν τους ρυθμούς αντίδρασης.