Kimya dünyasında reaksiyanın daha səmərəli davam etməsi üçün tez-tez kömək əli lazımdır. Burada kataliz işə düşür. Katalizator , prosesdə istehlak edilmədən kimyəvi reaksiyanı sürətləndirən bir maddədir. Kimyəvi reaksiyalarda katalizatorların maraqlı rolunu, onların növlərini və necə işlədiyini araşdıraq.
Kataliz, katalizator kimi tanınan bir maddənin iştirakı ilə kimyəvi reaksiyanın sürətini artırdığı prosesdir. Reaksiya zamanı katalizatorlar sərf edilmədiyi üçün təkrar istifadə oluna bilər. Bu xüsusiyyət katalizatorları həm təbii proseslərdə, həm də sənaye tətbiqlərində inanılmaz dərəcədə qiymətli edir.
Homojen kataliz: Bu tipdə katalizator reaktivlərlə eyni fazadadır, adətən maye məhluldadır. Məsələn, sulfat turşusu (H \(_2\) SO \(_4\) ) karboksilik turşuları və spirtləri efirlərə çevirməyə kömək edən turşu-katalizli esterləşmə reaksiyasıdır.
Heterojen Kataliz: Burada katalizator reaktivlərdən fərqli bir fazadadır. Ümumi bir nümunə, doymuş yağların istehsalı üçün katalizator kimi bərk nikeldən istifadə edərək doymamış yağların hidrogenləşdirilməsidir.
Katalizatorlar daha az aktivləşmə enerjisi ilə reaksiya üçün alternativ yol təmin etməklə işləyirlər. Aktivləşdirmə enerjisi reaktivlərin məhsula çevrilməsi üçün aradan qaldırılmalı olan enerji maneəsidir. Bu maneəni aşağı salmaqla, katalizatorlar daha çox reaktiv molekulların reaksiya vermək üçün kifayət qədər enerjiyə malik olmasını təmin edir və bununla da reaksiyanı sürətləndirir.
Katalizatorun təsir mexanizmi mərhələlərlə ümumiləşdirilə bilər:
Kataliz həyatımızın və ətraf mühitin müxtəlif aspektlərində həlledici rol oynayır. Təbiətin katalizatorları olan fermentlər həzm və maddələr mübadiləsi kimi həyati proseslər üçün vacibdir. Sənaye baxımından kataliz, neft emalı zavodlarında benzindən kənd təsərrüfatında gübrəyə qədər məhsulun səmərəli və qənaətcil yaradılmasında əsas rol oynayır.
Ətraf mühitin katalizi zərərli emissiyaların azaldılmasına kömək edir. Məsələn, avtomobillərdəki katalitik çeviricilər karbon monoksit kimi zəhərli qazları karbon qazı və azot qazı kimi daha az zərərli maddələrə çevirir.
Enzimatik kataliz: Fermentlər metabolik reaksiyaların sürətini artıran bioloji katalizatorlardır. Məsələn, tüpürcəkdə olan amilaza nişastaları şəkərə parçalayır, həzmi asanlaşdırır.
Sənaye Katalizi: Azotdan (N \(_2\) ) və hidrogendən (H \(_2\) ) ammonyak (NH \(_3\) ) sintez edən Haber prosesi yüksək təzyiq və temperatur altında dəmir katalizatorundan istifadə edir.
Təfərrüatlı təcrübələr bu dərsdən kənarda olsa da, sadə nümayişlər kataliz anlayışını təsvir edə bilər. Belə nümayişlərdən biri mayadan katalizator kimi istifadə etməklə hidrogen peroksidin ( \(H_2O_2\) ) parçalanmasını əhatə edir. Maya hidrogen peroksidə əlavə edildikdə, o, sürətlə suya (H \(_2\) O) və oksigenə (O \(_2\) ) parçalanır və oksigen qazı qabarcıqları nəzərəçarpacaq dərəcədə əmələ gəlir. Bu təcrübə katalizatorun istehlak edilmədən reaksiyanı necə sürətləndirə biləcəyini göstərir.
Çoxsaylı faydalarına baxmayaraq, katalizatorlarla işləmək də çətinliklər yaradır. Katalizatorun katalizatorla birləşdiyi və effektivliyinin azaldığı katalizator zəhərlənməsi və zamanla struktur dəyişiklikləri nəticəsində katalizatorun deaktivasiyası ümumi problemlərdir. Daha möhkəm, səmərəli və seçici katalizatorların yaradılması üçün tədqiqatlar davam edir.
Davamlılıq və ətraf mühitin məsuliyyətinə yönəlmiş inkişaflarla katalizlərin gələcəyi ümidvericidir. Ekoloji cəhətdən zərərsiz katalizatorların və proseslərin istifadəsini vurğulayan yaşıl kataliz getdikcə populyarlaşır. Bundan əlavə, katalizdə nanotexnologiyanın yaranması yüksək spesifik sahələrə malik katalizatorların yaradılmasına, səmərəliliyin və seçiciliyin artırılmasına imkan verir.
Kataliz sahəsi həyatı təmin edən biokimyəvi proseslərdən etibar etdiyimiz materialları və kimyəvi maddələri istehsal edən sənaye proseslərinə qədər geniş təsirləri olan maraqlı bir kimya sahəsidir. Katalizi başa düşməklə biz kimyəvi reaksiyaların necə daha səmərəli, davamlı və ekoloji cəhətdən təmiz ola biləcəyinə dair fikir əldə edirik. Katalizlə bağlı araşdırmalar davam etdikcə, dünyamıza daha da müsbət təsir edəcək daha innovativ tətbiqlər görəcəyimizi gözləyə bilərik.
