Dažas ķīmiskas mijiedarbības pašasrodas ļoti grūti vai vispār nenotiek. Un tad glābšanā nonāk īpašas vielas “katalizatori”. Tie ļauj jums "apiet barjeru" - un sākas reakcija, kaut arī bez viņiem tā nekad nebūtu sākusies vai būtu notikusi ļoti lēni. Notiek viendabīgas un neviendabīgas katalīzes katalīze. Ko šie vārdi nozīmē?
Nosaukums var atšķirties.vai katalizators un reaģenti ir vienā fāzē. Pats katalizators reakcijā netiek patērēts. Ja redzat divas fāzes ar robežu starp vielu un katalizatoru, tad katalīze būs neviendabīga. To pašu var teikt par gadījumu, kad vielas un katalizatora kopējais stāvoklis ir atšķirīgs. Homogēns notiek viendabīgā vidē, vienā fāzē.
Neviendabīgā katalīzē katalizators bieži ir -cieta viela, un reaģenti ir vai nu šķidrumi, vai izšķīdināti šķidrumos, vai arī ir gāzes. Šajā gadījumā reaģenti tiek adsorbēti uz katalizatora aktīvajām vietām (nejauciet adsorbciju un absorbciju. Pirmais nozīmē sava veida “pielipšanu” virsmai, otrais līdzeklis, kad viena viela iekļūst citas struktūrā).
Turklāt starp reaģenta un katalizatora molekulāmnotiek ķīmiska mijiedarbība. Tas var ietvert gan ķīmisku reakciju uz virsmas, gan saišu pavājināšanos reaģenta molekulās. Pēc tam notiek reakcija, kurā atlikušās vielas molekulas bieži sit pa pirmā reaģenta molekulām. Reakcijas rezultāts tiek desorbēts, "atdalās" no aktīvajiem centriem. Kā minēts iepriekš, katalizators netiek patērēts reakcijā. Atšķiras tikai reaģentu un produktu daudzums.
Katalīze Homogēnā un neviendabīgā katalīze tiek plaši izmantota rūpniecībā. Sniegsim otrā piemēra piemēru, jo teorētiski mēs to jau esam apsvēruši.
Kā jūs zināt, margarīns ir piesātinātie tauki.Tas ir ciets pēc konsistences. Un augu tauki, no kuriem tas tiek ražots, lielākoties ir šķidri. Kā tiek panākta cietība? Izmantojot hidrogenēšanu, tas ir, oglekļa atomu dubultā saites kļūst vienotas, pateicoties ūdeņraža atomu pievienošanai. Un metāla niķelis cietā stāvoklī darbojas kā katalizators. Taukus, kas rodas šīs reakcijas rezultātā, sauc par hidrogenētiem. Protams, tāpat kā visi piesātinātie tauki, tie nav ļoti noderīgi, taču to demonizēšana arī nav tā vērta.
Ir nepieciešama viendabīga un neviendabīga katalīzesaprast, jo tie palīdz izskaidrot ne tikai rūpniecības, bet arī dabiskos procesus. Piemēram, viendabīgas katalīzes piemērs ir ozona slāņa iznīcināšana.
Ozons tiek iznīcināts un no jauna izveidots caurultravioletā starojuma molekulu iedarbība. Tomēr normālu procesu traucē hlora un fluorogļūdeņražu molekulu klātbūtne, kas atmosfērā atrodas gāzu formā un ir rūpniecisko izmešu produkti. Kas notiek? Oglekļa hlora un fluora savienojumu molekulas saduras ar ozona molekulām un ņem no tām vienu skābekļa atomu. Tad, teiksim, hlora un skābekļa kombinācija saduras ar citu ozona molekulu, iegūstot skābekļa molekulu un reģenerētu hlora daļiņu, kas var vēl vairāk iznīcināt tūkstošiem ozona molekulu. Tādējādi notiek viendabīga katalīze. Kā redzat, zināšanas par šo procesu ļauj mums saprast, ka mums ir jābūt uzmanīgiem, lietojot dažus ledusskapjiem dezodorantus un šķidrumus.
Tomēr jāatzīmē, ka vielasnodrošinot katalīzi, viendabīgu un neviendabīgu katalīzi, var ne tikai paātrināt reakciju, bet arī palēnināt to. Šajā gadījumā tos sauc par inhibitoriem. Un visas vielas, savukārt, var ietekmēt noteiktas vielas: katalizatora paātrinātāji vai indes. Tāpēc katalīzes process ir daudzpakāpju, un tā izpratnei ir jāsaprot katalīzes cēloņi. Un tas notiek tāpēc, ka šajā procesā ir nepieciešama mazāk aktivizācijas enerģijas, jo process iet atšķirīgu ceļu nekā tad, ja tas notiktu pats.
Kā mēs redzējām, katalīzes piemēri var būt ļoti atšķirīgi to ieguvumos cilvēkiem. Tomēr, lai mainītu pasauli, jums tas ir jāsaprot. Tāpēc ķīmiju mācieties ne tikai “cieši”.
