Functionarea catalizatorilor

Catalizatorii apar adesea in natura si pot fi observati si in fenomenele cotidiene. Daca taiati o para sau un mar (netratate), acestea devin maronii rapid atunci cand sunt expuse la aer. Enzimele prezente in fruct actioneaza ca biocatalizatori care, impreuna cu oxigenul din aer, devin eficiente si initiaza colorarea maro.

Un catalizator este o substanta care poate initia o reactie chimica fara a fi consumat el insusi. O bucata de zahar nu poate fi usor aprinsa cu un chibrit. Daca bulgarul de zahar este umezit cu cenusa de tigara , va arde dupa o alta incercare de a-l aprinde cu o flacara albastruie. Aici cenusa actioneaza ca un catalizator. Platina metalica nobila este un catalizator important in tehnologie: daca aruncati un burete de platina intr-un amestec oxigenat gazos de hidrogen si oxigen, amestecul se aprinde.

Cu convertorul catalitic pentru gazele de esapament, gazele de esapament ale masinii sunt transformate in substante inofensive cu ajutorul unei insertii ceramice acoperite cu platina si rodiu. Catalizatorii de platina contribuie astfel la protectia mediului, iar acesta poate fi reciclat intr-un centru reciclare catalizatoare. In industria chimica, catalizatorii faciliteaza reactiile chimice. Exemple:

1. In procesul Haber-Bosch , un amestec de oxid de aluminiu si oxid de fier ca si catalizator permite azotului si hidrogenului sa reactioneze pentru a forma amoniac .
2. In procesul Ostwald , un catalizator de platina-rodiu permite producerea de acid azotic .
3. In procesul de contact , un catalizator de oxid de vanadiu permite reactia dioxidului de sulf sa formeze trioxid de sulf si, astfel, productia pe scara larga de acid sulfuric .
4. In timpul fermentatiei alcoolice , drojdiile actioneaza ca enzime catalitice care transforma glucoza in etanol si dioxid de carbon.
5. Catalizatorii sunt utilizati in multe reactii organice, de exemplu in sinteza Fischer-Tropsch , in producerea de oxid de etilena sau polietilena din etena .

Termenul de auto-cataliza a fost folosit pentru prima data de Wilhelm Ostwald . Catalizatorul se formeaza numai in timpul reactiei. Daca se adauga cupru la acidul azotic concentrat, reactia incepe doar incet la inceput. Vaporii de oxid de azot maro care se formeaza au un efect catalitic si apoi accelereaza reactia din ce in ce mai mult. Alte exemple de auto-cataliza sunt reactiile oscilante si, in mod surprinzator, si cresterea fiintelor vii. Daca reactantii si catalizatorul sunt in aceeasi stare fizica, se vorbeste de cataliza omogena .

Sinteza esterului este un exemplu clasic in acest sens. Daca starile fizice ale convertorului catalitic si ale substantelor care reactioneaza difera , aceasta este o cataliza eterogena , acesta este cazul cu convertorul catalitic al gazelor de esapament sau cu descompunerea catalitica a peroxidului de hidrogen de catre o moneda de platina .

Efectul unui catalizator poate fi imaginat dupa cum urmeaza: Doi parteneri de reactie, cum ar fi moleculele de hidrogen si moleculele de oxigen, ar intra intr-o reactie chimica in starea atomica. Cu toate acestea, initial, energia de activare necesara pentru separarea legaturilor lipseste . Daca se adauga un catalizator precum platina , legaturile din sistemele respective sunt „slabite” sau, in unele cazuri, chiar rupte si puse intr-o stare de tranzitie.