催化剂 催化作用

催化剂 催化作用
催化剂 催化作用

催化剂 催化作用
催化剂
定义：根据IUPAC于1981年提出的定义,催化剂是一种物质,它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化.这种作用称为催化作用.涉及催化剂的放映为催化反应.
催化剂（catalyst）会诱导化学反应发生改变,而使化学反应变快或者在较低的温度环境下进行化学反应.
我们可在波兹曼分布（Boltzmann distribution）与能量关系图（energy profile diagram）中观察到,催化剂可使化学反应物在不改变的情形下,经由只需较少活化能（activation energy）的路径来进行化学反应.而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,不然就是需要较长时间来完成化学反应.但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应.
催化剂分均相催化剂与非均相催化剂.非均相催化剂呈现在不同相（Phase）的反应中（例如：固态催化剂在液态混合反应）,而均相催化剂则是呈现在同一相的反应（例如：液态催化剂在液态混合反应）.一个简易的非均相催化反应包含了反应物（或zh-ch:底物;zh-tw:受质）吸附在催化剂的表面,反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生,但又因产物与催化剂间的键并不牢固,而使产物出现.目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置.
仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率,而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂.催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时,叫做单相催化作用；催化剂跟反应物属不同相时,叫做多相催化作用.
使化学反应加快的催化剂,叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂,叫做负催化剂.例如,酯和多糖的水解,常用无机酸作正催化剂；二氧化硫氧化为三氧化硫,常用五氧化二钒作正催化剂,这种催化剂是固体,反应物为气体,形成多相的催化作用,因此,五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸败,在这里,没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂).
目前,对催化剂的作用还没有完全弄清楚.在大多数情况下,人们认为催化剂本身和反应物一起参加了化学反应,降低了反应所需要的活化能.有些催化反应是由于形成了很容易分解的“中间产物”,分解时催化剂恢复了原来的化学组成,原反应物就变成了生成物.有些催化反应是由于吸附作用,吸附作用仅能在催化剂表面最活泼的区域(叫做活性中心)进行.活性中心的区域越大或越多,催化剂的活性就越强.反应物里如有杂质,可能使催化剂的活性减弱或失去,这种现象叫做催化剂的中毒.
催化剂对化学反应速率的影响非常大,有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上.催化剂一般具有选择性,它仅能使某一反应或某一类型的反应加速进行.例如,加热时,甲酸发生分解反应,一半进行脱水,一半进行脱氢：
HCOOH=H2O+CO
HCOOH=H2+CO2
如果用固体Al2O3作催化剂,则只有脱水反应发生；如果用固体ZnO作催化剂,则脱氢反应单独进行.这种现象说明,不同性质的催化剂只能各自加速特定类型的化学反应过程.因此,我们利用催化剂的选择性,可使化学反应主要向某一方向进行.
在催化反应里,人们往往加入催化剂以外的另一物质,以增强催化剂的催化作用,这种物质叫做助催化剂.助催化剂在化学工业上极为重要.例如,在合成氨的铁催化剂里加入少量的铝和钾的氧化物作为助催化剂,可以大大提高催化剂的催化作用.
催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位,现在几乎有半数以上的化工产品,在生产过程里都采用催化剂.例如,合成氨生产采用铁催化剂,硫酸生产采用钒催化剂,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中,都采用不同的催化剂.
酶,是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质,旧称酵素.生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行.酶的催化作用同样具有选择性.例如,淀粉酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖,蛋白酶催化蛋白质水解成肽等.酶在生理学、医学、农业、工业等方面,都有重大意义.目前,酶制剂的应用日益广泛.
http://baike.baidu.com/view/62440.htm
催化作用
在催化剂参与下的化学反应.在催化反应中,催化剂与反应物发生化学作用,改变了反应途径,从而降低了反应的活化能,这是催化剂得以提高反应速率的原因.如化学反应A＋B→AB,所需活化能为E,加入催化剂C后,反应分两步进行.
A＋C→AC
AC＋B→AB＋C
这两步的活化能都比E值小得多.根据阿伦尼乌斯公式k＝Ae-E/RT,由于催化剂参与反应使E值减小,从而使反应速率显著提高.
也有某些反应,催化剂参与反应后,活化能E值改变不大,但指前因子A值明显增大（或解释为活化熵增大）,也导致反应速率加快.
催化作用可分以下几种类型：①均相催化.催化剂与反应物均处于同一相中的催化作用,如均相酸碱催化、均相络合催化等.均相催化大多在液相中进行.均相催化剂的活性中心比较均一,选择性较高,副反应较少,但催化剂难以分离、回收和再生.
②多相催化.发生在两相界面上的催化作用.通常催化剂为多孔固体,反应物为液体或气体.在多相催化反应中,固体催化剂对反应物分子发生化学吸附作用,使反应物分子得到活化,降低了反应的活化能,而使反应速率加快.固体催化剂表面是不均匀的,只有部分点对反应物分子发生化学吸附,称为活性中心.工业生产中的催化作用大多属于多相催化.
③生物催化.生物体内在酶作用下进行的催化反应.酶的催化作用具有高选择性、高催化活性、反应条件温和等特点,但受温度、溶液中的pH值、离子强度等因素影响较大.
④自动催化.反应产物的自我催化作用.在一些反应中,某些反应的产物或中间体具有催化功能,使反应经过一段诱导期后速率大大加快.自催化作用是发生化学振荡的必要条件之一.
其他还有电催化、光助催化、光电催化等.
http://baike.baidu.com/view/105920.htm