什么是催化劑?催化劑的基本特性是什么
作者:訪客發(fā)布時間:2021-09-02分類:催化劑及助劑瀏覽:79
催化劑是一種改變反應(yīng)速率但不改變反應(yīng)總標準吉布斯自由能的物質(zhì)。這種作用稱為催化作用,涉及催化劑的反應(yīng)稱為催化反應(yīng)。
催化劑自身的組成、化學性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后不發(fā)生變化;它和反應(yīng)體系的關(guān)系就像鎖與鑰匙的關(guān)系一樣,具有高度的選擇性(或?qū)R恍裕R环N催化劑并非對所有的化學反應(yīng)都有催化作用;某些化學反應(yīng)并非只有唯一的催化劑。
催化反應(yīng)有四個基本特征,可以根據(jù)定義導(dǎo)出,對了解催化劑的功能很重要。
1、催化劑只能加速熱力學上可以進行的反應(yīng)。要求開發(fā)新的化學反應(yīng)催化劑時,首先要對反應(yīng)進行熱力學分析,看它是否是熱力學上可行的反應(yīng)。
2、催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡,不能改變反應(yīng)的平衡位置(平衡常數(shù))。
3、催化劑對反應(yīng)具有選擇性,當反應(yīng)可能有一個以上不同方向時,催化劑僅加速其中一種,促進反應(yīng)速率和選擇性是統(tǒng)一的。
4、催化劑的壽命。催化劑能改變化學反應(yīng)速率,其自身并不進入反應(yīng),在理想情況下催化劑不為反應(yīng)所改變。但在實際反應(yīng)過程中,催化劑長期受熱和化學作用,也會發(fā)生一些不可擬的物理化學變化。
根據(jù)催化劑的定義和特征分析,有三種重要的催化劑指標:活性、選擇性、穩(wěn)定性。
擴展資料:
一、催化劑的發(fā)現(xiàn)
催化劑最早由瑞典化學家貝采里烏斯發(fā)現(xiàn)。100多年前,有個魔術(shù)“神杯”的故事。有一天,瑞典化學家貝采里烏斯在化學實驗室忙碌地進行著實驗,傍晚,他的妻子瑪利亞準備了酒菜宴請親友,祝賀她的生日。
貝采里烏斯沉浸在實驗中,把這件事全忘了,直到瑪麗亞把他從實驗室拉出來,他才恍然大悟,匆忙地趕回家。一進屋,客人們紛紛舉杯向他祝賀,他顧不上洗手就接過一杯蜜桃酒一飲而盡。
當他自己斟滿第二杯酒干杯時,卻皺起眉頭喊道:“瑪利亞,你怎么把醋拿給我喝!”瑪利亞和客人都愣住了。瑪麗亞仔細瞧著那瓶子,還倒出一杯來品嘗,一點兒都沒錯,確實是香醇的蜜桃酒啊!
貝采里烏斯隨手把自己倒的那杯酒遞過去,瑪麗亞喝了一口,幾乎全吐了出來,也說:“甜酒怎么一下子變成醋酸啦?”客人們紛紛湊近來,觀察著,猜測著這“神杯”發(fā)生的怪事。
貝采里烏斯發(fā)現(xiàn),原來酒杯里有少量黑色粉末。他瞧瞧自己的手,發(fā)現(xiàn)手上沾滿了在實驗室研磨白金時給沾上的鉑黑。他興奮地把那杯酸酒一飲而盡。
原來,把酒變成醋酸的魔力是來源于白金粉末,是它加快了乙醇(酒精)和空氣中的氧氣發(fā)生化學反應(yīng),生成了醋酸。后來,人們把這一作用叫做觸媒作用或催化作用,希臘語的意思是“解去束縛”。
1836年,他還在《物理學與化學年鑒》雜志上發(fā)表了一篇論文,首次提出化學反應(yīng)中使用的“催化”與“催化劑”概念。
二、催化劑分類
1、均相催化
催化劑和反應(yīng)物同處于一相,沒有相界存在而進行的反應(yīng),稱為均相催化作用,能起均相催化作用的催化劑為均相催化劑。
均相催化劑包括液體酸、堿催化劑和色可賽思固體酸和堿性催化劑、可溶性過渡金屬化合物(鹽類和絡(luò)合物)等。均相催化劑以分子或離子獨立起作用,活性中心均一,具有高活性和高選擇性。、
2、多相催化
多相催化劑又稱非均相催化劑,用于不同相(Phase)的反應(yīng)中,即和它們催化的反應(yīng)物處于不同的狀態(tài)。例如:在生產(chǎn)人造黃油時,通過固態(tài)鎳(催化劑),能夠把不飽和的植物油和氫氣轉(zhuǎn)變成飽和的脂肪。
固態(tài)鎳是一種多相催化劑,被它催化的反應(yīng)物則是液態(tài)(植物油)和氣態(tài)(氫氣)。一個簡易的非均相催化反應(yīng)包含了反應(yīng)物(或zh-ch:底物;zh-tw:受質(zhì))吸附在催化劑的表面。
反應(yīng)物內(nèi)的鍵因斷裂而導(dǎo)致新鍵的產(chǎn)生,但又因產(chǎn)物與催化劑間的鍵并不牢固,而使產(chǎn)物脫離反應(yīng)位等過程。現(xiàn)已知許多催化劑表面發(fā)生吸附、反應(yīng)的不同的結(jié)構(gòu)。
3、生物催化
酶是生物催化劑,是植物、動物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的有機物(絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)。但少量RNA也具有生物催化功能),舊稱酵素。酶的催化作用同樣具有選擇性。例如,淀粉。
酶催化淀粉水解為糊精和麥芽糖,蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成肽等。活的生物體利用它們來加速體內(nèi)的化學反應(yīng)。如果沒有酶,生物體內(nèi)的許多化學反應(yīng)就會進行得很慢,難以維持生命。
大約在37℃的溫度中(人體的溫度),酶的工作狀態(tài)是最佳的。如果溫度高于50℃或60℃,酶就會被破壞掉而不能再發(fā)生作用。
因此,利用酶來分解衣物上的污漬的生物洗滌劑,在低溫下使用最有效。酶在生理學、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面,都有重大意義。當前,酶制劑的應(yīng)用日益廣泛。
參考資料:
搜狗百科-催化劑
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