¿Qué es un catalizador? ¿Cuáles son las características básicas de un catalizador?

Un catalizador es una sustancia que cambia la velocidad de una reacción sin cambiar la energía libre de Gibbs estándar general de la reacción. Este efecto se llama catálisis y las reacciones que involucran catalizadores se llaman reacciones catalíticas.

La composición, propiedades químicas y calidad del catalizador en sí no cambian antes y después de la reacción; su relación con el sistema de reacción, como la relación entre una cerradura y una llave, es altamente selectiva (o específica; ). No todas las reacciones químicas son catalizadas por un catalizador; algunas reacciones químicas tienen más de un catalizador.

Las reacciones catalíticas tienen cuatro características básicas, que se pueden deducir de la definición y son muy importantes para comprender el papel de los catalizadores.

1. Los catalizadores sólo pueden acelerar reacciones termodinámicamente posibles. Cuando es necesario desarrollar un nuevo catalizador para una reacción química, la reacción debe analizarse termodinámicamente para ver si es una reacción termodinámicamente factible.

2. Los catalizadores solo pueden acelerar la reacción para alcanzar el equilibrio, pero no pueden cambiar la posición de equilibrio (constante de equilibrio) de la reacción.

3. El catalizador es selectivo para la reacción. Cuando una reacción puede tener múltiples direcciones diferentes, el catalizador solo acelera una de las direcciones y la velocidad de reacción y la selectividad están unificadas.

4. Vida útil del catalizador. Un catalizador cambia la velocidad de una reacción química sin entrar en la reacción misma. En condiciones ideales, el catalizador no se ve alterado por la reacción. Sin embargo, en el proceso de reacción real, el catalizador se calentará durante mucho tiempo para sufrir reacciones químicas y también se producirán algunos cambios físicos y químicos impredecibles.

Según la definición y análisis de características de los catalizadores, los catalizadores tienen tres indicadores importantes: actividad, selectividad y estabilidad.

Datos ampliados:

Primero, el descubrimiento del catalizador

Este catalizador fue descubierto por primera vez por el químico sueco Berzelius. Hace más de 100 años, existía una historia sobre el mágico "Dios Grial". Un día, el químico sueco Bezelius estaba ocupado haciendo experimentos en el laboratorio de química. Por la noche, su esposa María preparó comida y vino para amigos y familiares para celebrar su cumpleaños.

Berzelius se sumergió en el experimento y lo olvidó por completo. No fue hasta que María lo sacó del laboratorio que de repente entendió y se apresuró a regresar a casa. Tan pronto como entró al salón, los invitados levantaron sus copas para felicitarlo. Tomó una copa de vino de durazno y se la bebió sin lavarse las manos.

Cuando llenó la segunda copa de vino para beber, frunció el ceño y gritó: "¡María, por qué me trajiste vinagre!" María y los invitados se sorprendieron. María miró con atención después de mirar la botella. sirvió una copa para probar. ¡Era realmente vino rosado suave!

Bezerius le entregó casualmente la copa de vino que sirvió, y María tomó un sorbo y casi lo escupió. Ella también dijo: "¿Por qué? ¿El vino dulce de repente se convirtió en ácido acético? "Los invitados se acercaron unos a otros, observando y adivinando las cosas extrañas que sucedían en esta "copa de dios".

Bezerius encontró una pequeña cantidad de polvo negro en el vaso original. Se miró las manos y encontró que en el laboratorio Al pulir platino, sus manos estaban cubiertas de negro platino. Bebió la copa de vino agrio con emoción.

Resulta que el poder mágico de convertir el vino en ácido acético proviene del polvo de platino. Puede acelerar el etanol (alcohol) que reacciona químicamente con el oxígeno del aire para formar ácido acético. Posteriormente, este efecto se denominó catálisis o catálisis, que significa "desenredar" en griego.

1836. artículo en "Annals of Physical Chemistry", que propuso por primera vez los conceptos de "catálisis" y "catalizador" utilizados en reacciones químicas

2 Clasificación de catalizadores

1.

Las reacciones en las que el catalizador y los reactivos están en la misma fase y no tienen límites de fase se denominan catálisis homogénea. Los catalizadores que pueden desempeñar un papel catalítico homogéneo son catalizadores homogéneos. incluyen ácidos líquidos, catalizadores básicos, catalizadores ácido-base sólidos, compuestos solubles de metales de transición (sales y complejos), etc. Los catalizadores homogéneos actúan de forma independiente como moléculas o iones y tienen centros activos uniformes Alta actividad y alta selectividad,

<. p>2. Catálisis heterogénea

Los catalizadores heterogéneos, también llamados catalizadores heterogéneos, se utilizan en reacciones con diferentes fases, es decir, con los reactivos catalizados que se encuentran en diferentes estados. El aceite vegetal insaturado y el hidrógeno se pueden convertir en grasa saturada mediante el níquel sólido (catalizador).

El níquel sólido es una forma heterogénea de catalizador, los reactivos que cataliza son líquidos (aceite vegetal) y gaseosos (hidrógeno).

Las reacciones catalíticas heterogéneas simples involucran reactivos (o zh-ch: sustrato; Zh-tw: aceptor) adsorbidos en la superficie del catalizador.

Los enlaces de los reactivos se rompen, provocando la formación de nuevos enlaces, pero los enlaces entre los productos y el catalizador no son fuertes, lo que permite que los productos abandonen el sitio de reacción. Actualmente, se conocen muchas estructuras diferentes de adsorción y reacción en las superficies de los catalizadores.

3. Biocatálisis

Las enzimas son biocatalizadores, que son sustancias orgánicas con capacidad catalítica producidas por plantas, animales y microorganismos (principalmente proteínas. Pero una pequeña cantidad de ARN también tiene función de biocatálisis) , anteriormente conocida como enzima. La catálisis enzimática también es selectiva. Como el almidón.

Las enzimas catalizan la hidrólisis del almidón en dextrina y maltosa, y las proteasas catalizan la hidrólisis de proteínas en péptidos. Los organismos vivos los utilizan para acelerar reacciones químicas en el cuerpo. Sin enzimas, muchas reacciones químicas en los organismos se desarrollarían muy lentamente, dificultando el mantenimiento de la vida.

Las enzimas funcionan mejor a temperaturas en torno a los 37°C (temperatura del cuerpo humano). Si la temperatura es superior a 50°C o 60°C, la enzima se destruirá y ya no podrá funcionar.

Así, los detergentes biológicos que utilizan enzimas para eliminar las manchas de la ropa son más eficaces a bajas temperaturas. Las enzimas son de gran importancia en fisiología, medicina, agricultura e industria. En la actualidad, las preparaciones enzimáticas se utilizan cada vez más en aplicaciones.

Materiales de referencia:

Enciclopedia-Catalyst de Baidu