催化的反應(yīng)是什么?
人們利用催化劑,可以改變化學(xué)反應(yīng)的速率,這被稱為催化反應(yīng)。大多數(shù)催化劑都只能加速某一種化學(xué)反應(yīng),或者某一類化學(xué)反應(yīng),而不能被用來加速所有的化學(xué)反應(yīng)。催化劑并不會在化學(xué)反應(yīng)中被消耗掉。不管是反應(yīng)前還是反應(yīng)后,它們都能夠從反應(yīng)物中被分離出來。不過,它們有可能會在反應(yīng)的某一個階段中被消耗,然后在整個反應(yīng)結(jié)束之前又重新產(chǎn)生。
使化學(xué)反應(yīng)加快的催化劑,叫做正催化劑;使化學(xué)反應(yīng)減慢的催化劑,叫做負(fù)催化劑。例如,酯和多糖的水解,常用無機酸作正催化劑;二氧化硫氧化為三氧化硫,常用五氧化二釩作正催化劑,這種催化劑是固體,反應(yīng)物為氣體,形成多相的催化作用,因此,五氧化二釩也叫做觸媒或接觸劑;食用油脂里加入0.01%~0.02%沒食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸敗,在這里,沒食子酸正丙酯是一種負(fù)催化劑(也叫做緩化劑或抑制劑)。
當(dāng)前,對催化劑的作用還沒有完全弄清楚。在大多數(shù)情況下,人們認(rèn)為催化劑本身和反應(yīng)物一起參加了化學(xué)反應(yīng),降低了反應(yīng)所需要的活化能。有些催化反應(yīng)是由于形成了很容易分解的"中間產(chǎn)物",分解時催化劑恢復(fù)了原來的化學(xué)組成,原反應(yīng)物就變成了生成物。有些催化反應(yīng)是由于吸附作用,吸附作用僅能在催化劑表面最活潑的區(qū)域(叫做活性中心)進行。活性中心的區(qū)域越大或越多,催化劑的活性就越強。反應(yīng)物里如有雜質(zhì),可能使催化劑的活性減弱或失去,這種現(xiàn)象叫做催化劑的中毒。
催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響非常大,有的催化劑可以使化學(xué)反應(yīng)速率加快到幾百萬倍以上。催化劑一般具有選擇性,它僅能使某一反應(yīng)或某一類型的反應(yīng)加速進行。例如,加熱時,甲酸發(fā)生分解反應(yīng),一半進行脫水,一半進行脫氫:
HCOOH=H2O+CO
HCOOH=H2+CO2
如果用固體Al2O3作催化劑,則只有脫水反應(yīng)發(fā)生;如果用固體ZnO作催化劑,則脫氫反應(yīng)單獨進行。這種現(xiàn)象說明,不同性質(zhì)的催化劑只能各自加速特定類型的化學(xué)反應(yīng)過程。因此,我們利用催化劑的選擇性,可使化學(xué)反應(yīng)主要向某一方向進行。
在催化反應(yīng)里,人們往往加入催化劑以外的另一物質(zhì),以增強催化劑的催化作用,這種物質(zhì)叫做助催化劑。助催化劑在化學(xué)工業(yè)上極為重要。例如,在合成氨的鐵催化劑里加入少量的鋁和鉀的氧化物作為助催化劑,可以大大提高催化劑的催化作用。
催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位,例如,合成氨生產(chǎn)采用鐵催化劑,硫酸生產(chǎn)采用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產(chǎn)中,都采用不同的催化劑。據(jù)統(tǒng)計,約有90%以上的化工生產(chǎn)過程使用催化劑(如氨、硫酸、硝酸的合成,乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合,石油、天然氣、煤的綜合利用,等等),目的是加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率。在資源利用、能源開發(fā)、醫(yī)藥制造、環(huán)境保護等領(lǐng)域,催化劑也大有作為,科學(xué)家正在這些領(lǐng)域探索適宜的催化劑以期在某些方面有新的突破。催化劑顯然是參加了反應(yīng),只是作為一個反應(yīng)中介,在反應(yīng)前后總量不變(注意,不是在反應(yīng)中總量不變),而使得加快或減緩反應(yīng)速度的一種物質(zhì)。
比如有反應(yīng) A+B=C
而A+R=X ,X+B=C+R 這樣反應(yīng)的話,速度會和上式不一樣,
則R在反應(yīng)前后性質(zhì)和總量沒有變化,則可說R是反應(yīng)A+B=C的催化劑。

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