Kataliza i katalizatory, czyli przyspieszamy reakcję – JR

Kataliza i katalizatory, czyli przyspieszamy reakcję

Katalizator – substancja, która zwiększa szybkość reakcji, a po zakończeniu reakcji pozostaje w niezmienionym stanie (przed i po to to samo). Przyspiesza reakcję dzięki temu, że obniża energię aktywacji. Nie wpływa na położenie stanu równowagi.

 

Inhibitory – działają odwrotnie – spowalniają reakcję.

Katalizator homogeniczny  – katalizator jest w tej samej fazie, co reagenty. Np. kwas siarkowy (VI) katalizuje reakcję kwasów karboksylowych i alkoholi (wszystkie substancje są cieczami): 

CH3COOH + C2H5OH    CH3COOC2H5 + H2O

 

Katalizator heterogeniczny – jest w innym stanie skupienia niż reagenty. Np. rozkład H2O2 przy udziale MnO2 lub reakcja N2 i H2 katalizowana platyną.

Autokataliza – jeden z produktów reakcji jest katalizatorem – czyli reakcja ciągle przyspiesza. Przykladem może być reakcja utleniania kwasu szczawiowego za pomocą nadmanganianu (VII) potasu.

Biokataliza – kataliza biologiczna, czyli katalizatorem jest białko (enzym). Np. rozkład nadtlenku wodoru przez katalazę obecną np. we krwi (dlatego woda utleniona tak się pieni po wylaniu jej na ranę). Enzymy są najbardziej skutecznymi katalizatorami (wielokrotnie przewyższają skuteczność katalizatorów nieorganicznych). Poza tym większość z nich jest specyficzna – oznacza to, że jeden enzym może katalizować tylko jedną konkretną reakcję. Są także takie, które katalizują kilka reakcji, albo mogą działać na różne substraty.

Inne przykłady

  • α-amylaza    enzym rozkładający skrobię, znajduje się m.in. w ślinie;
  • trypsyna i chymotrypsyna    enzymy trawienne, które rozkładają białka;
  • chitynaza – rozkłada chitynę (wielocukier, z którego zbudowane są m.in pancerzyki owadów oraz ściany komórkowe grzybów)

 

Kontakt – jest to stały katalizator dla reakcji zachodzącej w fazie gazowej.

np: SO2(g) + 1/2O2(g)    —Pt→    SO3

Kontaktem tutaj jest platyna.

Niektóre reakcje są odwracalne, czyli przebiegają w obu kierunkach. Jeśli zastosujemy dla nich katalizator, przyspieszy on i jedną i drugą reakcję. Dlatego stała równowagi nie zmiania się pod wpływem jego działania.