En otras palabras, otro nombre para "catalizador" es cambiar la velocidad de ciertos procesos químicos. Sólo así se podrá conseguir el efecto deseado.
Definición: Según la definición propuesta por la IUPAC en 1981, un catalizador es una sustancia que puede acelerar una reacción sin cambiar la entalpía libre de Gibbs estándar de la reacción. Este efecto se llama catálisis. Las proyecciones que involucran catalizadores son reacciones catalíticas.
Los catalizadores pueden inducir cambios en las reacciones químicas, permitiendo que las reacciones químicas se desarrollen más rápido o a temperaturas más bajas.
Podemos observar en el diagrama de distribución de Boltzmann y de distribución de energía que el catalizador puede hacer que los reactivos químicos experimenten reacciones químicas a través de un camino con una energía de activación menor sin cambiar. Por lo general, con esta energía, las moléculas no pueden completar reacciones químicas o tardan mucho en completarlas. Sin embargo, en presencia de un catalizador, las moléculas requieren menos energía para completar una reacción química.
Los catalizadores se dividen en catalizadores homogéneos y catalizadores heterogéneos. Los catalizadores heterogéneos ocurren en diferentes fases de una reacción (p. ej., los catalizadores sólidos se mezclan en un estado líquido), mientras que los catalizadores homogéneos ocurren en la misma fase (p. ej., los catalizadores líquidos se mezclan en un estado líquido). Las reacciones catalíticas heterogéneas simples involucran reactivos (o zh-ch: sustrato; Zh-tw (aceptor)) adsorbidos en la superficie del catalizador. Los enlaces en los reactivos son muy frágiles, lo que resulta en la formación de nuevos enlaces y entre los productos. y el catalizador Los enlaces no son fuertes, lo que da lugar a la aparición de productos. Actualmente se conocen muchas posiciones estructurales con diferentes posibilidades de reacción de adsorción que pueden acelerar o ralentizar la velocidad de las reacciones químicas simplemente por su presencia. la masa permanece sin cambios se llama catalizador cuando el catalizador y los reactivos están en una fase gaseosa uniforme o en una fase líquida, se llama catálisis monofásica cuando el catalizador y los reactivos pertenecen a fases diferentes, se llama catálisis heterogénea
Los catalizadores que aceleran las reacciones químicas se denominan catalizadores positivos; los catalizadores que ralentizan las reacciones químicas se denominan catalizadores negativos. Por ejemplo, los ácidos inorgánicos se utilizan a menudo como catalizadores positivos para la hidrólisis de ésteres y los polisacáridos se oxidan en azufre; El trióxido de vanadio se usa a menudo como catalizador positivo. Este catalizador es un sólido y el reactivo es un gas, formando una catálisis heterogénea. Por lo tanto, también se le llama pentóxido de vanadio o agente de contacto. El aceite comestible puede prevenir eficazmente la rancidez. Aquí, el galato de n-propilo es un catalizador negativo (también llamado moderador o inhibidor). En la actualidad, el papel del catalizador no se comprende completamente. En la mayoría de los casos, se cree que el propio catalizador y los reactivos participan en la reacción química, lo que reduce la energía de activación requerida para la reacción. Algunas reacciones catalíticas se deben a la formación de "productos intermedios" que se descomponen y recuperan fácilmente. cuando el catalizador se descompone, la composición química original se pierde y los reactivos originales se convierten en productos. Algunas reacciones catalíticas se deben a la adsorción y solo pueden llevarse a cabo en las áreas más activas de la superficie del catalizador (llamadas centros activos). Cuantos más centros activos sean, mayor será la actividad del catalizador. Si hay impurezas en los reactivos, la actividad del catalizador puede debilitarse o perderse. Este fenómeno se llama envenenamiento del catalizador. > Los catalizadores tienen un gran impacto en la velocidad de las reacciones químicas. Algunos catalizadores pueden provocar reacciones químicas. La velocidad de la reacción se acelera millones de veces o más. Los catalizadores son generalmente selectivos y solo pueden acelerar una determinada reacción o tipo de reacción. , cuando se calienta, el ácido fórmico sufre una reacción de descomposición, la mitad de la cual es deshidratación y la otra mitad es deshidrogenación:
HCOOH = H2O+monóxido de carbono
HCOOH = H2+dióxido de carbono
Si se utiliza Al2O3 sólido como catalizador, solo se producirá una reacción de deshidratación. Si se utiliza ZnO sólido como catalizador, la deshidrogenación se producirá de forma individual. Este fenómeno muestra que los catalizadores con diferentes propiedades solo pueden funcionar. acelerar ciertos tipos de reacciones químicas. Por lo tanto, podemos utilizar la selectividad del catalizador para hacer que la reacción química avance principalmente en una dirección determinada.
En las reacciones catalíticas, la gente suele añadir otra sustancia además del catalizador. Para mejorar el efecto catalítico del catalizador. Los cocatalizadores son muy importantes en la industria química, por ejemplo, se agrega una pequeña cantidad de aluminio al catalizador de hierro para la síntesis de amoníaco y óxido de potasio, lo que puede mejorar en gran medida el efecto catalítico. el catalizador.
Los catalizadores desempeñan un papel extremadamente importante en la industria química moderna. Casi la mitad de todos los productos químicos utilizan actualmente catalizadores en sus procesos de producción.
Por ejemplo, los catalizadores de hierro se utilizan en la producción de amoníaco, los catalizadores de vanadio se utilizan en la producción de ácido sulfúrico y se utilizan diferentes catalizadores en la polimerización de etileno y la producción de caucho a partir de butadieno.
Las enzimas son proteínas con capacidad catalítica producidas por plantas, animales y microorganismos, antes conocidas como enzimas. Casi todas las reacciones químicas en los seres vivos están catalizadas por enzimas. La catálisis enzimática también es selectiva. Por ejemplo, la amilasa cataliza la hidrólisis del almidón en dextrina y maltosa, y la proteasa cataliza la hidrólisis de proteínas en péptidos. 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.