×
Katalisator

'n Katalisator is 'n stof wat 'n chemiese reaksie vinniger laat verloop sonder om deur hierdie reaksie verbruik te word.

'n Energiediagram wat aangee hoe die katalisator die aktiveringsenergie van 'n chemiese reaksie verander.

Die aanwesigheid van 'n katalisator sal die vry entalpie (Gibbs-energie) van die reaksie ΔrG onveranderd laat, maar die aktiveringsenergie ΔrG, wat saamhang met die energie van die oorgangstoestand verlaag. Die kan die snelheid van die reaksie baie vergroot.

Oor die algemeen vind chemiese reaksies vinniger plaas in die teenwoordigheid van 'n katalisator, omdat die katalisator 'n alternatiewe reaksievlak bied met 'n laer aktiveringsenergie as die nie-gekataliseerde meganisme. In gekataliseerde meganismes reageer die katalisator gewoonlik om 'n tydelike tussenproduk te vorm, wat dan die oorspronklike katalisator regenereer in 'n sikliese proses. 'n Stof wat 'n meganisme het met 'n hoër aktiveringsenergie en dus nie die reaksietempo verhoog nie, word nie as 'n katalisator beskou nie, maar as 'n reaksieremmer.

Die beraming is dat 90% van alle kommersieel-vervaardigde chemiese produkte katalisators in 'n stadium in die vervaardigingsproses gebruik.

Inhoud

Katalisators kan as homogeen óf heterogeen geklassifiseer word. 'n Homogene katalisator is een waarvan die molekules in dieselfde fase (gewoonlik gasvormig of vloeistof) as die reaktant se molekules versprei is. 'n Heterogene katalisator is een waarvan die molekules nie in dieselfde fase is as die reaktante nie, wat tipies gasse of vloeistowwe is wat op die oppervlak van die vaste katalisator geadsorbeer word. Ensieme en ander biokataliste word dikwels as 'n derde kategorie beskou.

'n Goeie voorbeeld van 'n homogene katalisator is 'n oplosbare molekule, soos 'n ensiem wat in die (homogene) reaksiemengsel aanwesig is. 'n Voorbeeld van 'n heterogene katalisator is 'n vastestof soos mangaandioksiedMnO2 wat by 'n oplossing van waterstofperoksied gevoeg word. Dit bevorder die ontbinding van waterstofperoksied in water en suurstofgas:

2 H 2 O 2 M n O 2 2 H 2 O + O 2 {\displaystyle 2H_{2}O_{2}{\xrightarrow {MnO_{2}}}2H_{2}O+O_{2}}

Elektrokatalisator

In die konteks van elektrochemie, spesifiek in brandstofsel-ingenieurswese, word verskillende metaal-bevattende katalisators gebruik om die tempo van die halfreaksies wat die brandstofsel bevat, te verhoog. Een algemene tipe brandstofsel-elektrokatalisator is gebaseer op nanopartikels van platinum wat op effens groter koolstofdeeltjies ondersteun word. As dit in kontak is met een van die elektrodes in 'n brandstofsel, verhoog hierdie platinum die tempo van suurstofvermindering óf na water, óf na hidroksied of waterstofperoksied.

Fotokatalisator

Fotokatalise is die verskynsel waar die katalisator lig kan ontvang, bevorder kan word tot 'n opgewekte toestand, en dan met die beginmateriaal kan omgaan en weer in die grondtoestand kan terugkeer sonder om verbruik te word. Die opgewekte toestand van die uitgangsmateriaal sal dan reaksies ondergaan wat dit normaalweg nie kon nie deur net direk verlig te word nie. Fotokatalisators is die belangrikste bestanddeel in kleurstofsensitiewe sonkragselle.

Ensieme en biokatalisators

Biokatalisators kan beskou word as 'n tussenproduk tussen homogene en heterogene katalisators, hoewel streng gesproke oplosbare ensieme homogene katalisators is en membraangebonde ensieme heterogeen is. Verskeie faktore beïnvloed die aktiwiteit van ensieme, insluitend temperatuur, pH, konsentrasie van ensiem, substraat en produkte. Water is 'n baie belangrike reagens in ensiematiese reaksies en is die produk van baie bindingsvormende reaksies en 'n reaktant in baie ontbindingsprosesse.

Die term "katalisator" is afgelei van Grieks καταλύειν, wat beteken "om te vernietig" of "om los te maak" of "om op te tel." Die konsep van katalise is uitgevind deur die chemikus Elizabeth Fulhame en beskryf in 'n boek van 1794, gebaseer op haar nuwe werk in eksperimente met oksidasie-reduksie-reaksies. Die eerste chemiese reaksie in organiese chemie wat 'n katalisator gebruik, is in 1811 bestudeer deur Gottlieb Kirchhoff wat die suurkataliseerde omskakeling van stysel na glukose ontdek het.

Die term katalise is later deur Jöns Jakob Berzelius in 1835 gebruik om reaksies te beskryf wat versnel word deur stowwe wat na die reaksie onveranderd bly. Fulhame, wat Berzelius voorafgegaan het, het in haar reduksie-eksperimente met water gewerk in teenstelling met metale.

Ander chemici in die 18de eeu wat aan katalise gewerk het, was Eilhard Mitscherlich wat daarna verwys het as "kontakprosesse", en Johann Wolfgang Döbereiner wat praat van "kontakaksie". Hy het die Döbereinerlamp ontwikkel, 'n lamp gebaseer op waterstof en 'n platinum spons, wat in die 1820's 'n kommersiële sukses geword het en wat vandag voortduur.

Humphry Davy het die gebruik van platinum in katalise in 1817 ontdek. In die 1880's het Wilhelm Ostwald aan Leipzig se Universiteit 'n stelselmatige ondersoek begin na reaksies wat gekataliseer is deur die teenwoordigheid van sure en basisse, en het bevind dat chemiese reaksies teen 'n beperkte tempo voorkom en dat hierdie tempo gebruik kan word om die sterkte van sure en basisse te bepaal. Vir hierdie werk is Ostwald bekroon met die 1909 Nobelprys in chemie.

Vladimir Ipatieff het enkele van die vroegste industriële skaal katalitiese reaksies uitgevoer, waaronder die ontdekking en kommersialisering van oligomerisering en die ontwikkeling van katalisators vir hidrogenering.

Die gebruik van katalisators is baie oud. Die Neanderdallers het dalk reeds mangaandioksied gebruik om die ontbrandingstemperatuur van hout te verlaag en eenvoudiger vuur te kan maak.

  1. "Erkenning van die beste in innovasie: Deurbraak katalisator". R&D Magazine (in Engels): 20. September 2005.
  2. Peter Atkins, Julio de Paula, Physical Chemistry, 10de uitgawe, 2014, ISBN 978-1-4292-9019-7 bls 840
  3. Rayner-Canham, Marelene; Rayner-Canham, Geoffrey William (2001). (in Engels). American Chemical Society. ISBN 978-0-8412-3522-9.
  4. Berzelius, J.J. (1835). . Årsberättelser om vetenskapernas framsteg (in Sweeds). Norstedt. p. 245. Besoek op18 December 2019.
  5. Mitscherlich, E. (1834). [On the formation of ether]. Annalen der Physik und Chemie (in Duits). 31 (18): 273–82. Bibcode:. doi:.
  6. Döbereiner (1822). . Journal für Chemie und Physik (in Duits). 34: 91–92.
  7. Döbereiner (1823). . Journal für Chemie und Physik (in Duits). 38: 321–26.
  8. Davy, Humphry (1817). . Philosophical Transactions of the Royal Society of London (in Engels). 107: 77–85. doi:.
  9. Roberts, M.W. (2000). "Geboorte van die katalitiese konsep (1800–1900)". Catalysis Letters (in Engels). 67 (1): 1–4. doi:.
  10. Nicholas, Christopher P. (21 Augustus 2018). "Dehidrasie, diene, hoë oktaan en hoë druk: Bydraes van Vladimir Nikolaevich Ipatieff, 'n vader van katalise". ACS Catalysis (in Engels). 8 (9): 8531–39. doi:.vrye toegang
  11. Anderson, Natali (4 Maart 2016). . sci-news.com (in Engels). vanaf die oorspronklike op 28 Julie 2018.

Publikasie datum: September 25, 2021

katalisator, stof, chemiese, reaksie, vinniger, laat, verloop, sonder, deur, hierdie, reaksie, verbruik, word, energiediagram, aangee, katalisator, aktiveringsenergie, chemiese, reaksie, verander, aanwesigheid, katalisator, entalpie, gibbs, energie, reaksie, Δ. n Katalisator is n stof wat n chemiese reaksie vinniger laat verloop sonder om deur hierdie reaksie verbruik te word n Energiediagram wat aangee hoe die katalisator die aktiveringsenergie van n chemiese reaksie verander Die aanwesigheid van n katalisator sal die vry entalpie Gibbs energie van die reaksie DrG onveranderd laat maar die aktiveringsenergie DrG wat saamhang met die energie van die oorgangstoestand verlaag Die kan die snelheid van die reaksie baie vergroot Oor die algemeen vind chemiese reaksies vinniger plaas in die teenwoordigheid van n katalisator omdat die katalisator n alternatiewe reaksievlak bied met n laer aktiveringsenergie as die nie gekataliseerde meganisme In gekataliseerde meganismes reageer die katalisator gewoonlik om n tydelike tussenproduk te vorm wat dan die oorspronklike katalisator regenereer in n sikliese proses n Stof wat n meganisme het met n hoer aktiveringsenergie en dus nie die reaksietempo verhoog nie word nie as n katalisator beskou nie maar as n reaksieremmer Die beraming is dat 90 van alle kommersieel vervaardigde chemiese produkte katalisators in n stadium in die vervaardigingsproses gebruik 1 Inhoud 1 Tipe katalisators 1 1 Elektrokatalisator 1 2 Fotokatalisator 1 3 Ensieme en biokatalisators 2 Geskiedenis 3 Verwysings 4 Eksterne skakelsTipe katalisators WysigKatalisators kan as homogeen of heterogeen geklassifiseer word 2 n Homogene katalisator is een waarvan die molekules in dieselfde fase gewoonlik gasvormig of vloeistof as die reaktant se molekules versprei is n Heterogene katalisator is een waarvan die molekules nie in dieselfde fase is as die reaktante nie wat tipies gasse of vloeistowwe is wat op die oppervlak van die vaste katalisator geadsorbeer word Ensieme en ander biokataliste word dikwels as n derde kategorie beskou n Goeie voorbeeld van n homogene katalisator is n oplosbare molekule soos n ensiem wat in die homogene reaksiemengsel aanwesig is n Voorbeeld van n heterogene katalisator is n vastestof soos mangaandioksied MnO2 wat by n oplossing van waterstofperoksied gevoeg word Dit bevorder die ontbinding van waterstofperoksied in water en suurstofgas 2 H 2 O 2 M n O 2 2 H 2 O O 2 displaystyle 2H 2 O 2 xrightarrow MnO 2 2H 2 O O 2 dd Elektrokatalisator Wysig In die konteks van elektrochemie spesifiek in brandstofsel ingenieurswese word verskillende metaal bevattende katalisators gebruik om die tempo van die halfreaksies wat die brandstofsel bevat te verhoog Een algemene tipe brandstofsel elektrokatalisator is gebaseer op nanopartikels van platinum wat op effens groter koolstofdeeltjies ondersteun word As dit in kontak is met een van die elektrodes in n brandstofsel verhoog hierdie platinum die tempo van suurstofvermindering of na water of na hidroksied of waterstofperoksied Fotokatalisator Wysig Fotokatalise is die verskynsel waar die katalisator lig kan ontvang bevorder kan word tot n opgewekte toestand en dan met die beginmateriaal kan omgaan en weer in die grondtoestand kan terugkeer sonder om verbruik te word Die opgewekte toestand van die uitgangsmateriaal sal dan reaksies ondergaan wat dit normaalweg nie kon nie deur net direk verlig te word nie Fotokatalisators is die belangrikste bestanddeel in kleurstofsensitiewe sonkragselle Ensieme en biokatalisators Wysig Biokatalisators kan beskou word as n tussenproduk tussen homogene en heterogene katalisators hoewel streng gesproke oplosbare ensieme homogene katalisators is en membraangebonde ensieme heterogeen is Verskeie faktore beinvloed die aktiwiteit van ensieme insluitend temperatuur pH konsentrasie van ensiem substraat en produkte Water is n baie belangrike reagens in ensiematiese reaksies en is die produk van baie bindingsvormende reaksies en n reaktant in baie ontbindingsprosesse Geskiedenis WysigDie term katalisator is afgelei van Grieks katalyein wat beteken om te vernietig of om los te maak of om op te tel Die konsep van katalise is uitgevind deur die chemikus Elizabeth Fulhame en beskryf in n boek van 1794 gebaseer op haar nuwe werk in eksperimente met oksidasie reduksie reaksies 3 Die eerste chemiese reaksie in organiese chemie wat n katalisator gebruik is in 1811 bestudeer deur Gottlieb Kirchhoff wat die suurkataliseerde omskakeling van stysel na glukose ontdek het Die term katalise is later deur Jons Jakob Berzelius in 1835 gebruik om reaksies te beskryf wat versnel word deur stowwe wat na die reaksie onveranderd bly 4 Fulhame wat Berzelius voorafgegaan het het in haar reduksie eksperimente met water gewerk in teenstelling met metale Ander chemici in die 18de eeu wat aan katalise gewerk het was Eilhard Mitscherlich 5 wat daarna verwys het as kontakprosesse en Johann Wolfgang Dobereiner 6 7 wat praat van kontakaksie Hy het die Dobereinerlamp ontwikkel n lamp gebaseer op waterstof en n platinum spons wat in die 1820 s n kommersiele sukses geword het en wat vandag voortduur Humphry Davy het die gebruik van platinum in katalise in 1817 ontdek 8 In die 1880 s het Wilhelm Ostwald aan Leipzig se Universiteit n stelselmatige ondersoek begin na reaksies wat gekataliseer is deur die teenwoordigheid van sure en basisse en het bevind dat chemiese reaksies teen n beperkte tempo voorkom en dat hierdie tempo gebruik kan word om die sterkte van sure en basisse te bepaal Vir hierdie werk is Ostwald bekroon met die 1909 Nobelprys in chemie 9 Vladimir Ipatieff het enkele van die vroegste industriele skaal katalitiese reaksies uitgevoer waaronder die ontdekking en kommersialisering van oligomerisering en die ontwikkeling van katalisators vir hidrogenering 10 Die gebruik van katalisators is baie oud Die Neanderdallers het dalk reeds mangaandioksied gebruik om die ontbrandingstemperatuur van hout te verlaag en eenvoudiger vuur te kan maak 11 Verwysings Wysig Erkenning van die beste in innovasie Deurbraak katalisator R amp D Magazine in Engels 20 September 2005 Peter Atkins Julio de Paula Physical Chemistry 10de uitgawe 2014 ISBN 978 1 4292 9019 7 bls 840 Rayner Canham Marelene Rayner Canham Geoffrey William 2001 Women in Chemistry Their Changing Roles from Alchemical Times to the Mid Twentieth Century in Engels American Chemical Society ISBN 978 0 8412 3522 9 Berzelius J J 1835 Arsberattelse om framstegen i fysik och kemi 1835 Jaarverslag oor vordering in fisika en chemie 1835 Arsberattelser om vetenskapernas framsteg in Sweeds Norstedt p 245 Besoek op 18 December 2019 Mitscherlich E 1834 Ueber die Aetherbildung Op die vorming van eter On the formation of ether Annalen der Physik und Chemie in Duits 31 18 273 82 Bibcode 1834AnP 107 273M doi 10 1002 andp 18341071802 Dobereiner 1822 Gluhendes Verbrennen des Alkohols durch verschiedene erhitzte Metalle und Metalloxyde Gloeiende verbranding van alkohol deur verskillende verhitte metale en metaaloksiede Journal fur Chemie und Physik in Duits 34 91 92 Dobereiner 1823 Neu entdeckte merkwurdige Eigenschaften des Platinsuboxyds des oxydirten Schwefel Platins und des metallischen Platinstaubes Onlangs geontdek merkwaardige eienskappe van platinumsuboksied geoksideerde platinumsulfied en metaalagtige platinumstof Journal fur Chemie und Physik in Duits 38 321 26 Davy Humphry 1817 Enkele nuwe eksperimente en waarnemings met betrekking tot die verbranding van gasmengsels sonder vlam met inagneming van n metode om n voortdurende lig te bewaar in mengsels van ontvlambare gasse en lug Philosophical Transactions of the Royal Society of London in Engels 107 77 85 doi 10 1098 rstl 1817 0009 Roberts M W 2000 Geboorte van die katalitiese konsep 1800 1900 Catalysis Letters in Engels 67 1 1 4 doi 10 1023 A 1016622806065 Nicholas Christopher P 21 Augustus 2018 Dehidrasie diene hoe oktaan en hoe druk Bydraes van Vladimir Nikolaevich Ipatieff n vader van katalise ACS Catalysis in Engels 8 9 8531 39 doi 10 1021 acscatal 8b02310 vrye toegang Anderson Natali 4 Maart 2016 Neandertalers kon mangaandioksied gebruik het om brande aan te steek sci news com in Engels Geargiveer vanaf die oorspronklike op 28 Julie 2018 Eksterne skakels Wysig Wikiwoordeboek het n inskrywing vir katalisator Ontsluit van https af wikipedia org w index php title Katalisator amp ol,