Во светот на хемијата, на реакцијата често и е потребна помош за да продолжи поефикасно. Ова е местото каде што катализата влегува во игра. Катализатор е супстанца која ја забрзува хемиската реакција, без да се троши во процесот. Ајде да ја истражиме фасцинантната улога на катализаторите во хемиските реакции, нивните типови и како тие работат.
Катализата е процес со кој брзината на хемиската реакција се зголемува со присуство на супстанција позната како катализатор . Бидејќи катализаторите не се трошат во реакцијата, тие можат да се користат постојано. Ова својство ги прави катализаторите неверојатно вредни и во природните процеси и во индустриските апликации.
Хомогена катализа: Во овој тип, катализаторот е во иста фаза како и реактантите, обично во течен раствор. Пример е реакцијата на естерификација катализирана со киселина каде што сулфурната киселина (H \(_2\) SO \(_4\) ) помага да се претворат карбоксилните киселини и алкохолите во естри.
Хетерогена катализа: Овде, катализаторот е во различна фаза од реактантите. Чест пример е хидрогенизацијата на незаситените масти користејќи цврст никел како катализатор за производство на заситени масти.
Катализаторите работат така што обезбедуваат алтернативен пат за реакцијата со помала енергија на активирање. Енергијата за активирање е енергетската бариера што мора да се надмине за реактантите да се трансформираат во производи. Со намалување на оваа бариера, катализаторите им овозможуваат на повеќе молекули на реактант да имаат доволно енергија за да реагираат, а со тоа ја забрзуваат реакцијата.
Механизмот на дејство на катализаторот може да се сумира во чекори:
Катализата игра клучна улога во различни аспекти од нашите животи и животната средина. Ензимите, природните катализатори, се од суштинско значење за животните процеси како што се варењето и метаболизмот. Индустриски, катализата е клучна за создавање производи ефикасно и економично, од бензин во рафинериите до ѓубрива во земјоделството.
Еколошката катализа помага во намалување на штетните емисии. На пример, каталитичките конвертори во автомобилите ги трансформираат токсичните гасови како јаглерод моноксид во помалку штетни материи како што се јаглерод диоксид и азотен гас.
Ензимска катализа: ензимите се биолошки катализатори кои ја зголемуваат брзината на метаболичките реакции. На пример, амилазата, која се наоѓа во плунката, го разложува скробот во шеќери, што го олеснува варењето.
Индустриска катализа: процесот Хабер, кој синтетизира амонијак (NH \(_3\) ) од азот (N \(_2\) ) и водород (H \(_2\) ), користи железен катализатор под висок притисок и температура.
Иако деталните експерименти се надвор од оваа лекција, едноставните демонстрации можат да го илустрираат концептот на катализа. Една таква демонстрација вклучува распаѓање на водород пероксид ( \(H_2O_2\) ) со користење на квасец како катализатор. Кога квасецот се додава во водород пероксид, тој брзо се распаѓа на вода (H \(_2\) O) и кислород (O \(_2\) ), при што видливо се формираат меурчиња од кислороден гас. Овој експеримент покажува како катализаторот може да ја забрза реакцијата без да се троши.
И покрај нивните бројни придобивки, работата со катализатори исто така претставува предизвици. Труењето со катализатор, каде што нечистотиите се врзуваат за катализаторот и ја намалуваат неговата ефикасност, и деактивирањето на катализаторот поради структурните промени со текот на времето, се вообичаени проблеми. Истражувањата се во тек за да се развијат поцврсти, ефикасни и селективни катализатори.
Иднината на катализата е ветувачка, со развојот кој се фокусира на одржливоста и одговорноста за животната средина. Зелената катализа, која ја нагласува употребата на еколошки бенигни катализатори и процеси, добива на сила. Покрај тоа, доаѓањето на нанотехнологијата во катализата овозможува создавање на катализатори со високо специфични локации, подобрување на ефикасноста и селективноста.
Областа на катализа е возбудлива област на хемијата која има широки импликации, од биохемиските процеси кои го одржуваат животот до индустриските процеси кои ги произведуваат материјалите и хемикалиите на кои се потпираме. Со разбирање на катализата, добиваме увид во тоа како хемиските реакции може да се направат поефикасни, одржливи и еколошки. Како што продолжува истражувањето на катализата, можеме да очекуваме да видиме уште поиновативни апликации кои дополнително ќе влијаат позитивно на нашиот свет.
