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催化的反應是什么?

2016-12-27 14:48:23 淄博同心新材料技術有限公司 閱讀

人們利用催化劑,可以改變化學反應的速率,這被稱為催化反應。大多數催化劑都只能加速某一種化學反應,或者某一類化學反應,而不能被用來加速所有的化學反應。催化劑并不會在化學反應中被消耗掉。不管是反應前還是反應后,它們都能夠從反應物中被分離出來。不過,它們有可能會在反應的某一個階段中被消耗,然后在整個反應結束之前又重新產生。

使化學反應加快的催化劑,叫做正催化劑;使化學反應減慢的催化劑,叫做負催化劑。例如,酯和多糖的水解,常用無機酸作正催化劑;二氧化硫氧化為三氧化硫,常用五氧化二釩作正催化劑,這種催化劑是固體,反應物為氣體,形成多相的催化作用,因此,五氧化二釩也叫做觸媒或接觸劑;食用油脂里加入0.01%~0.02%沒食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸敗,在這里,沒食子酸正丙酯是一種負催化劑(也叫做緩化劑或抑制劑)。

當前,對催化劑的作用還沒有完全弄清楚。在大多數情況下,人們認為催化劑本身和反應物一起參加了化學反應,降低了反應所需要的活化能。有些催化反應是由于形成了很容易分解的"中間產物",分解時催化劑恢復了原來的化學組成,原反應物就變成了生成物。有些催化反應是由于吸附作用,吸附作用僅能在催化劑表面最活潑的區域(叫做活性中心)進行?;钚灾行牡膮^域越大或越多,催化劑的活性就越強。反應物里如有雜質,可能使催化劑的活性減弱或失去,這種現象叫做催化劑的中毒。

催化劑對化學反應速率的影響非常大,有的催化劑可以使化學反應速率加快到幾百萬倍以上。催化劑一般具有選擇性,它僅能使某一反應或某一類型的反應加速進行。例如,加熱時,甲酸發生分解反應,一半進行脫水,一半進行脫氫:

HCOOH=H2O+CO

HCOOH=H2+CO2

如果用固體Al2O3作催化劑,則只有脫水反應發生;如果用固體ZnO作催化劑,則脫氫反應單獨進行。這種現象說明,不同性質的催化劑只能各自加速特定類型的化學反應過程。因此,我們利用催化劑的選擇性,可使化學反應主要向某一方向進行。

在催化反應里,人們往往加入催化劑以外的另一物質,以增強催化劑的催化作用,這種物質叫做助催化劑。助催化劑在化學工業上極為重要。例如,在合成氨的鐵催化劑里加入少量的鋁和鉀的氧化物作為助催化劑,可以大大提高催化劑的催化作用。

催化劑在現代化學工業中占有極其重要的地位,例如,合成氨生產采用鐵催化劑,硫酸生產采用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產中,都采用不同的催化劑。據統計,約有90%以上的化工生產過程使用催化劑(如氨、硫酸、硝酸的合成,乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合,石油、天然氣、煤的綜合利用,等等),目的是加快反應速率,提高生產效率。在資源利用、能源開發、醫藥制造、環境保護等領域,催化劑也大有作為,科學家正在這些領域探索適宜的催化劑以期在某些方面有新的突破。催化劑顯然是參加了反應,只是作為一個反應中介,在反應前后總量不變(注意,不是在反應中總量不變),而使得加快或減緩反應速度的一種物質。

比如有反應 A+B=C

而A+R=X ,X+B=C+R 這樣反應的話,速度會和上式不一樣,

則R在反應前后性質和總量沒有變化,則可說R是反應A+B=C的催化劑。


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