Katalyse ist die Änderung in der Rate einer chemischen Reaktion wegen der Teilnahme einer Substanz genannt einen Katalysator. Verschieden von anderen Reagenzien, die an der chemischen Reaktion teilnehmen, wird ein Katalysator durch die Reaktion selbst nicht verbraucht. Ein Katalysator kann an vielfachen chemischen Transformationen teilnehmen. Katalysatoren, die die Reaktion beschleunigen, werden positive Katalysatoren genannt. Substanzen, die eine Wirkung von Katalysator in einer chemischen Reaktion verlangsamen, werden Hemmstoffe genannt. Substanzen, die die Tätigkeit von Katalysatoren vergrößern, werden Befürworter genannt, und Substanzen, die Katalysatoren ausschalten, werden katalytische Gifte genannt.

Katalytische Reaktionen haben eine niedrigere Rate beschränkende freie Energie der Aktivierung als die entsprechende unkatalysierte Reaktion, auf höhere Reaktionsrate bei derselben Temperatur hinauslaufend. Jedoch ist die mechanistische Erklärung der Katalyse kompliziert. Katalysatoren können die Reaktionsumgebung günstig betreffen, oder zu den Reagenzien binden, um Obligationen, z.B saure Katalysatoren für Reaktionen von Carbonyl-Zusammensetzungen zu polarisieren, oder spezifische Zwischenglieder zu bilden, die natürlich, wie osmate esters im Osmium tetroxide-katalysierter dihydroxylation von alkenes nicht erzeugt werden, oder lysis von Reagenzien zu reaktiven Formen wie Atomwasserstoff in katalytischem hydrogenation verursachen.

Kinetisch sind katalytische Reaktionen typische chemische Reaktionen; d. h. die Reaktionsrate hängt von der Frequenz des Kontakts der Reaktionspartner im Rate bestimmenden Schritt ab. Gewöhnlich nimmt der Katalysator an diesem langsamsten Schritt teil, und Raten werden durch den Betrag von Katalysator und seiner "Tätigkeit" beschränkt. In der heterogenen Katalyse können die Verbreitung von Reagenzien zur Oberfläche und Verbreitung von Produkten von der Oberfläche Rate-Bestimmung sein. Ein mit Sitz in Nanomaterial Katalysator ist ein Beispiel eines heterogenen Katalysators. Analoge Ereignisse, die mit der Substrat-Schwergängigkeit und Produkttrennung vereinigt sind, gelten für homogene Katalysatoren.

Obwohl Katalysatoren durch die Reaktion selbst nicht verbraucht werden, können sie gehemmt, ausgeschaltet, oder durch sekundäre Prozesse zerstört werden. In der heterogenen Katalyse schließen typische sekundäre Prozesse das Verkoken ein, wo sich der Katalysator durch polymere Seitenprodukte belegt. Zusätzlich können sich heterogene Katalysatoren in die Lösung in einem fest-flüssigen System auflösen oder in einem Fest-Gassystem verdampfen.

Hintergrund

Die Produktion am industriellsten wichtiger Chemikalien ist mit Katalyse verbunden. Ähnlich am meisten biochemisch werden bedeutende Prozesse katalysiert. Die Forschung in die Katalyse ist ein Hauptfeld in der angewandten Naturwissenschaft und ist mit vielen Gebieten der Chemie, namentlich in der organometallic Chemie und Material-Wissenschaft verbunden. Katalyse ist für viele Aspekte der Umweltwissenschaft, z.B der Katalysator in Automobilen und der Dynamik des Ozon-Loches wichtig. Katalytische Reaktionen werden in der umweltfreundlichen grünen Chemie wegen des reduzierten Betrags der Verschwendung erzeugt im Vergleich mit stochiometrischen Reaktionen bevorzugt, in denen alle Reaktionspartner verbraucht werden und mehr Seitenprodukte gebildet werden. Der allgemeinste Katalysator ist das Wasserstoffion (H). Viele Übergang-Metalle und Übergang-Metallkomplexe werden in der Katalyse ebenso verwendet. Katalysatoren haben gerufen Enzyme sind in der Biologie wichtig.

Ein Katalysator arbeitet durch die Versorgung eines alternativen Reaktionspfads dem Reaktionsprodukt. Die Rate der Reaktion wird vergrößert, weil dieser Alternativweg eine niedrigere Aktivierungsenergie hat, als der Reaktionsweg nicht durch den Katalysator vermittelt hat. Der disproportionation von Wasserstoffperoxid schafft Wasser und Sauerstoff, wie gezeigt, unten.

:2 HO  2 HO + O

Diese Reaktion ist im Sinn vorzuziehend, dass die Reaktionsprodukte stabiler sind als das Ausgangsmaterial, obwohl die unkatalysierte Reaktion langsam ist. Tatsächlich ist die Zergliederung von Wasserstoffperoxid so langsam, dass Wasserstoffperoxid-Lösungen gewerblich verfügbar sind. Diese Reaktion wird durch Katalysatoren wie Mangan-Dioxyd oder das Enzym peroxidase in Organismen stark betroffen. Nach der Hinzufügung eines kleinen Betrags des Mangan-Dioxyds reagiert das Wasserstoffperoxid schnell. Diese Wirkung wird durch das Sprudeln von Sauerstoff sogleich gesehen. Das Mangan-Dioxyd wird in der Reaktion nicht verbraucht, und kann so unverändert wieder erlangt, und unbestimmt wiederverwendet werden. Entsprechend katalysiert Mangan-Dioxyd diese Reaktion.

Allgemeine Grundsätze der Katalyse

Typischer Mechanismus

Katalysatoren reagieren allgemein mit einem oder mehr Reaktionspartnern, um Zwischenglieder zu bilden, die nachher das Endreaktionsprodukt im Prozess geben, der den Katalysator regeneriert. Der folgende ist ein typisches Reaktionsschema, wo C den Katalysator, X vertritt und Y Reaktionspartner sind, und Z das Produkt der Reaktion X und Y ist:

:X + C  XC (1)

:Y + XC  XYC (2)

:XYC  CZ (3)

:CZ  C + Z (4)

Obwohl der Katalysator durch die Reaktion 1 verbraucht wird, wird es nachher durch die Reaktion 4, so für die gesamte Reaktion erzeugt:

:X + Y  Z

Da ein Katalysator in einer Reaktion regeneriert wird, häufig sind nur kleine Beträge erforderlich, um die Rate der Reaktion zu vergrößern. In der Praxis, jedoch, werden Katalysatoren manchmal in sekundären Prozessen verbraucht.

Als ein Beispiel dieses Prozesses 2008 haben dänische Forscher zuerst die Folge von Ereignissen wenn Sauerstoff und Wasserstoffvereinigung auf der Oberfläche des Titan-Dioxyds (TiO oder titania) offenbart, um Wasser zu erzeugen. Mit einer Zeitrafferreihe, tunneling Mikroskopie-Images zu scannen, haben sie beschlossen, dass die Moleküle Adsorption, Trennung und Verbreitung vor dem Reagieren erleben. Die Zwischenreaktionsstaaten waren: HO, HO, dann HO und das Endreaktionsprodukt (Wassermolekül dimers), nach der das Wassermolekül desorbs von der Katalysator-Oberfläche.

Katalyse und Reaktion energetics

Katalysatoren arbeiten durch die Versorgung eines (alternativen) Mechanismus, der einen verschiedenen Übergang-Staat und niedrigere Aktivierungsenergie einschließt. Folglich ließen mehr molekulare Kollisionen die Energie erforderlich, um den Übergang-Staat zu erreichen. Folglich können Katalysatoren Reaktionen ermöglichen, die sonst blockiert oder durch eine kinetische Barriere verlangsamt würden. Der Katalysator kann Reaktionsrate oder Selektivität vergrößern, oder die Reaktion bei niedrigeren Temperaturen ermöglichen. Diese Wirkung kann mit einem Vertrieb von Boltzmann und Energieprofil-Diagramm illustriert werden.

In der katalysierten elementaren Reaktion ändern Katalysatoren das Ausmaß einer Reaktion nicht: Sie haben keine Wirkung auf das chemische Gleichgewicht einer Reaktion, weil die Rate sowohl des nachschicket als auch der Rückreaktion beide betroffen wird (sieh auch Thermodynamik). Die Tatsache, dass ein Katalysator das Gleichgewicht nicht ändert, ist eine Folge des zweiten Gesetzes der Thermodynamik. Nehmen Sie an, dass es solch einen Katalysator gab, der ein Gleichgewicht ausgewechselt hat. Das Einführen vom Katalysator zum System würde auf Reaktion hinauslaufen, sich zum neuen Gleichgewicht zu bewegen, Energie erzeugend. Die Produktion der Energie ist ein notwendiges Ergebnis, da Reaktionen unwillkürlich sind, wenn, und nur wenn Gibbs freie Energie erzeugt wird, und wenn es keine Energiebarriere gibt, es kein Bedürfnis nach einem Katalysator gibt. Dann würde das Entfernen vom Katalysator auch auf Reaktion hinauslaufen, Energie erzeugend; d. h. die Hinzufügung und sein Rückprozess, Eliminierung, würden beide Energie erzeugen. So würde ein Katalysator, der das Gleichgewicht ändern konnte, eine fortwährende Bewegungsmaschine, ein Widerspruch zu den Gesetzen der Thermodynamik sein.

Wenn ein Katalysator wirklich das Gleichgewicht ändert, dann muss es verbraucht werden, als die Reaktion weitergeht, und so es auch ein Reaktionspartner ist. Veranschaulichend ist die grundkatalysierte Hydrolyse von esters, wo die erzeugte carboxylic Säure sofort mit dem Grundkatalysator reagiert und so das Reaktionsgleichgewicht zur Hydrolyse ausgewechselt wird.

Das SI hat Einheit abgeleitet für zu messen die katalytische Tätigkeit eines Katalysators ist der katal, der Maulwürfe pro Sekunde ist. Die Produktivität eines Katalysators kann durch die Umdrehung über die Zahl (oder TONNE) und die katalytische Tätigkeit durch den setzen Sie Frequenz um (TOF) beschrieben werden, der die TONNE pro Zeiteinheit ist. Die biochemische Entsprechung ist die Enzym-Einheit. Für weitere Informationen über die Leistungsfähigkeit der enzymatischen Katalyse, sieh den Artikel über Enzyme.

Der Katalysator stabilisiert den Übergang-Staat mehr, als es das Ausgangsmaterial stabilisiert. Es vermindert die kinetische Barriere durch das Verringern des Unterschieds in der Energie zwischen Ausgangsmaterial und Übergang-Staat. Es ändert den Energieunterschied zwischen Ausgangsmaterialien und Produkten (thermodynamische Barriere), oder die verfügbare Energie nicht (das wird durch die Umgebung als Hitze oder Licht zur Verfügung gestellt).

Typische katalytische Materialien

Die chemische Natur von Katalysatoren ist so verschieden wie Katalyse selbst, obwohl einige Generalisationen gemacht werden können. Protonensäuren sind wahrscheinlich die am weitesten verwendeten Katalysatoren besonders für die vielen Reaktionen, die mit Wasser, einschließlich der Hydrolyse und seiner Rückseite verbunden sind. Mehrfunktionelle Festkörper sind häufig, z.B zeolites, Tonerde, höherwertige Oxyde, graphitic Kohlenstoff, nanoparticles, nanodots, und Seiten von Schüttgütern katalytisch aktiv. Übergang-Metalle werden häufig verwendet, um redox Reaktionen (Oxydation, hydrogenation) zu katalysieren. Beispiele sind Nickel, wie Nickel von Raney für hydrogenation und Vanadium (V) Oxyd für die Oxydation des Schwefel-Dioxyds ins Schwefel-Trioxid. Viele katalytische Prozesse, besonders diejenigen, die in der organischen Synthese verwendet sind, verlangen so genannte "späte Übergang-Metalle", die Palladium, Platin, Gold, Ruthenium, Rhodium und Iridium einschließen.

Einige so genannte Katalysatoren sind wirklich Vorkatalysatoren. Vorkatalysatoren wandeln sich zu Katalysatoren in der Reaktion um. Zum Beispiel verliert der Katalysator von Wilkinson RhCl (PPh) einen triphenylphosphine ligand vor dem Eingehen in den wahren katalytischen Zyklus. Vorkatalysatoren sind leichter zu versorgen, aber werden in situ leicht aktiviert. Wegen dieses Voraktivierungsschritts sind viele katalytische Reaktionen mit einer Induktionsperiode verbunden.

Chemische Arten, die katalytische Tätigkeit verbessern, werden Co-Katalysatoren (cocatalysts) oder Pro-Motoren in der kooperativen Katalyse genannt.

Typen der Katalyse

Katalysatoren können entweder heterogen sein oder je nachdem ob ein Katalysator in derselben Phase wie das Substrat besteht. Biocatalysts (Enzyme) werden häufig als eine getrennte Gruppe gesehen.

Heterogene Katalysatoren

Heterogene Katalysatoren handeln in einer verschiedenen Phase als die Reaktionspartner. Die meisten heterogenen Katalysatoren sind Festkörper, die Substraten in einer flüssigen oder gasartigen Reaktionsmischung folgen. Verschiedene Mechanismen für Reaktionen auf Oberflächen sind je nachdem bekannt, wie die Adsorption (Langmuir-Hinshelwood, Eley-Rideal und Mars-Kombi Krevelen) stattfindet. Die Gesamtfläche des Festkörpers hat eine wichtige Wirkung auf die Reaktionsrate. Je kleiner die Katalysator-Partikel-Größe, desto größer die Fläche für eine gegebene Masse von Partikeln.

Zum Beispiel, im Prozess von Haber, fein geteilte Eisenaufschläge als ein Katalysator für die Synthese von Ammoniak vom Stickstoff und Wasserstoff. Das reagierende Benzin adsorbiert auf "aktive Seiten" auf den Eisenpartikeln. Einmal adsorbiert werden die Obligationen innerhalb der reagierenden Moleküle, und neue Obligationen zwischen der resultierenden Bruchstück-Form teilweise wegen ihrer nächsten Nähe geschwächt. Auf diese Weise wird das besonders starke dreifache Band im Stickstoff geschwächt und der Wasserstoff, und Stickstoff-Atome verbinden sich schneller, als in der Gasphase, so die Rate von Reaktionszunahmen der Fall sein würde. Ein anderer Platz, wo ein heterogener Katalysator angewandt wird, ist im Kontakt-Prozess (Oxydation des Schwefel-Dioxyds auf dem Vanadium (V) Oxyd für die Produktion von Schwefelsäure).

Heterogene Katalysatoren werden normalerweise "unterstützt", was bedeutet, dass der Katalysator auf einem zweiten Material verstreut wird, das die Wirksamkeit erhöht oder ihre Kosten minimiert. Manchmal ist die Unterstützung bloß eine Oberfläche, auf der der Katalysator ausgebreitet wird, um die Fläche zu vergrößern. Öfter wirken die Unterstützung und der Katalysator aufeinander, die katalytische Reaktion betreffend. Unterstützungen sind poröse Materialien mit einer hohen Fläche, meistens Tonerde oder verschiedene Arten von aktiviertem Kohlenstoff. Spezialunterstützungen schließen Silikondioxyd, Titan-Dioxyd, Kalzium-Karbonat und Barium-Sulfat ein.

Homogene Katalysatoren

Die homogene Katalysator-Funktion in derselben Phase wie die Reaktionspartner, aber die mechanistischen in der heterogenen Katalyse angerufenen Grundsätze ist allgemein anwendbar. Normalerweise homogene Katalysatoren werden in einem Lösungsmittel mit den Substraten aufgelöst. Ein Beispiel der homogenen Katalyse schließt den Einfluss von H auf der Esterifizierung von esters, z.B Methyl-Azetat von essigsaurer Säure und Methanol ein. Für anorganische Chemiker ist homogene Katalyse häufig mit organometallic Katalysatoren synonymisch.

Electrocatalysts

Im Zusammenhang der Elektrochemie, spezifisch in der Kraftstoffzelltechnik, werden verschiedene metallenthaltende Katalysatoren verwendet, um die Raten der Hälfte von Reaktionen zu erhöhen, die die Kraftstoffzelle umfassen. Ein allgemeiner Typ der Kraftstoffzelle electrocatalyst basiert auf nanoparticles von Platin, die auf ein bisschen größeren Kohlenstoff-Partikeln unterstützt werden. Wenn im Kontakt mit einer der Elektroden in einer Kraftstoffzelle dieses Platin die Rate der Sauerstoff-Verminderung zu Wasser, entweder zu Hydroxyd oder zu Wasserstoffperoxid vergrößert.

Organocatalysis

Wohingegen Übergang-Metalle manchmal den grössten Teil der Aufmerksamkeit in der Studie der Katalyse anziehen, können kleine organische Moleküle ohne Metalle auch katalytische Eigenschaften ausstellen, wie aus der Tatsache offenbar ist, dass viele Enzyme an Übergang-Metallen Mangel haben. Gewöhnlich verlangen organische Katalysatoren ein höheres Laden (Betrag von Katalysator pro Einheitsbetrag des Reaktionspartners, der im mol %-Betrag der Substanz ausgedrückt ist) als Übergang-Metall (-Ion) - gestützte Katalysatoren, aber diese Katalysatoren sind gewöhnlich in großen Mengen gewerblich verfügbar, helfend, Kosten zu reduzieren. Am Anfang der 2000er Jahre wurden diese organocatalysts "als neue Generation" betrachtet und sind zu traditionellem Metall (-Ion) konkurrenzfähig - Katalysatoren enthaltend. Organocatalysts sollen verwandt mit dem metallfreien Enzym-Verwenden, z.B, non-covalent Wechselwirkungen wie das Wasserstoffabbinden funktionieren. Die Disziplin organocatalysis wird in der Anwendung von covalent (z.B, Pro-Linie, DMAP) und non-covalent geteilt (z.B. Thiourea organocatalysis) organocatalysts, sich auf die bevorzugte Schwergängigkeit des Katalysator-Substrats und Wechselwirkung beziehungsweise beziehend.

Bedeutung der Katalyse

Schätzungen sind, dass 90 % aller gewerblich erzeugten chemischen Produkte Katalysatoren in einer Bühne im Prozess ihrer Fertigung einschließen. 2005 haben katalytische Prozesse ungefähr $ 900 Milliarden in Produkten weltweit erzeugt. Katalyse ist so durchdringend, dass Teilbereiche nicht sogleich klassifiziert werden. Einige Gebiete der besonderen Konzentration werden unten überblickt.

Energieverarbeitung

Erdöl, das sich verfeinert, macht intensiven Gebrauch der Katalyse für die Alkylierung, das katalytische Knacken (Kohlenwasserstoffe der langen Kette in kleinere Stücke brechend), das Naphtha-Verbessern und Dampfverbessern (Konvertierung von Kohlenwasserstoffen in Synthese-Benzin). Sogar das Auslassventil vom Brennen von fossilen Brennstoffen wird über die Katalyse behandelt: Katalysatoren, die normalerweise aus Platin und Rhodium zusammengesetzt sind, brechen einige der schädlicheren Nebenprodukte des Kraftfahrzeugauslassventils.

:2 CO + 2 KEINE  2 CO + N

Hinsichtlich synthetischer Brennstoffe, eines alten, aber noch ist wichtiger Prozess die Synthese von Fischer-Tropsch von Kohlenwasserstoffen von Synthese-Benzin, das selbst über Wassergasverschiebungsreaktionen bearbeitet wird, die durch Eisen katalysiert sind. Biodiesel und verwandte Bio-Treibstöffe verlangen Verarbeitung sowohl über anorganischen als auch über biocatalysts.

Kraftstoffzellen verlassen sich auf Katalysatoren sowohl für den anodic als auch für die cathodic Reaktionen.

Katalytische Heizungen erzeugen Flameless-Hitze von einer Versorgung des brennbaren Brennstoffs.

Hauptteil-Chemikalien

Einige der Chemikalien der größten Skala werden über die katalytische Oxydation häufig mit Sauerstoff erzeugt. Beispiele schließen Stickstoffsäure (von Ammoniak), Schwefelsäure (vom Schwefel-Dioxyd bis Schwefel-Trioxid durch den Raum-Prozess), terephthalic Säure von p-xylene und Acrylnitril von Propan und Ammoniak ein.

Viele andere chemische Produkte werden durch die groß angelegte Verminderung häufig über hydrogenation erzeugt. Das Beispiel der größten Skala ist Ammoniak, das über den Prozess von Haber vom Stickstoff bereit ist. Methanol ist vom Kohlenmonoxid bereit.

Hauptteil-Polymer sind auf Äthylen zurückzuführen gewesen, und propylene sind häufig über die Ziegler-Natta Katalyse bereit. Polyester, polyamides, und isocyanates werden über die Sauer-Grundkatalyse abgeleitet.

Die meisten Carbonylation-Prozesse verlangen Metallkatalysatoren, Beispiele schließen Monsanto essigsaurer saurer Prozess und hydroformylation ein.

Feine Chemikalien

Viele feine Chemikalien sind über die Katalyse bereit; Methoden schließen diejenigen der Schwerindustrie sowie mehr spezialisierten Prozesse ein, die auf einem in großem Umfang untersagend teuer sein würden. Beispiele schließen olefin metathesis der Katalysator von verwendendem Grubbs, Verflixt Reaktion und Friedel-Handwerk-Reaktionen ein.

Weil die meisten Bioactive-Zusammensetzungen chiral sind, werden viele Arzneimittel durch die enantioselective Katalyse (katalytische asymmetrische Synthese) erzeugt.

Lebensmittelverarbeitung

Eine der offensichtlichsten Anwendungen der Katalyse ist der hydrogenation (Reaktion mit Wasserstoffbenzin) von Fetten mit Nickel-Katalysator, um Margarine zu erzeugen. Viele andere Lebensmittel sind über biocatalysis (sieh unten) bereit.

Biologie

In der Natur sind Enzyme Katalysatoren im Metabolismus und Katabolismus. Die meisten biocatalysts, sind d. h. Enzyme Protein-basiert, aber andere Klassen von biomolecules stellen auch katalytische Eigenschaften einschließlich ribozymes und synthetischen deoxyribozymes aus.

Biocatalysts kann als Zwischenglied zwischen homogenous und heterogenen Katalysatoren gedacht werden, obwohl genau genommen auflösbare Enzyme homogene Katalysatoren sind und membranengebundene Enzyme heterogen sind. Mehrere Faktoren betreffen die Tätigkeit von Enzymen (und andere Katalysatoren) einschließlich Temperatur, pH, Konzentration des Enzyms, Substrats und Produkte. Ein besonders wichtiges Reagens in enzymatischen Reaktionen ist Wasser, das das Produkt von vielen Band bildenden Reaktionen und einem Reaktionspartner in vielen Band brechenden Prozessen ist.

Enzyme werden verwendet, um viele Warenchemikalien einschließlich hohen-fructose Getreide-Sirups und acrylamide vorzubereiten.

In der Umgebung

Katalyse presst die Umgebung durch die Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Industrieprozessen zusammen, aber Katalyse spielt auch eine direkte Rolle in der Umgebung. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die katalytische Rolle des Chlors freie Radikale in der Depression des Ozons. Diese Radikalen werden durch die Handlung der Ultraviolettstrahlung auf chlorofluorocarbons (CFCs) gebildet.

:Cl + O  ClO + O

:ClO + O  Kl. + O

Geschichte

In einem allgemeinen Sinn ist irgendetwas, was die Rate eines Prozesses vergrößert, ein "Katalysator", ein Begriff ist auf Griechisch zurückzuführen gewesen, bedeutend "," zu annullieren, oder, "um," aufzuknoten, oder, "um sich zu erholen." Katalysierte Prozesse des Ausdrucks wurden von Jöns Jakob Berzelius 1836 ins Leben gerufen, um Reaktionen zu beschreiben, die durch Substanzen beschleunigt werden, die unverändert nach der Reaktion bleiben. Andere frühe an der Katalyse beteiligte Chemiker waren Alexander Mitscherlich, der sich bezogen hat, um sich mit Prozessen und Johann Wolfgang Döbereiner in Verbindung zu setzen, der von der Kontakt-Handlung gesprochen hat, und dessen leichter basiert auf Wasserstoff und einem Platin-Schwamm ein riesiger kommerzieller Erfolg in den 1820er Jahren geworden ist. Humphry Davy hat den Gebrauch von Platin in der Katalyse entdeckt. In den 1880er Jahren hat Wilhelm Ostwald an der Leipziger Universität eine systematische Untersuchung von Reaktionen angefangen, die durch die Anwesenheit von Säuren und Basen katalysiert wurden und gefunden haben, dass chemische Reaktionen an begrenzten Raten vorkommen, und dass diese Raten verwendet werden können, um die Kräfte von Säuren und Basen zu bestimmen. Für diese Arbeit wurde Ostwald dem 1909-Nobelpreis in der Chemie zuerkannt.

Hemmstoffe, Gifte und Befürworter

Substanzen, die die Handlung von Katalysatoren reduzieren, werden Katalysator-Hemmstoffe, wenn umkehrbar und Katalysator-Gifte, wenn irreversibel, genannt. Befürworter sind Substanzen, die die katalytische Tätigkeit vergrößern, wenn auch sie nicht Katalysatoren durch sich sind.

Hemmstoffe werden manchmal "negative Katalysatoren" genannt, da sie die Reaktionsrate vermindern. Jedoch wird der Begriff Hemmstoff bevorzugt, da sie nicht arbeiten, indem sie einen Reaktionspfad mit der höheren Aktivierungsenergie einführen; das würde die Rate nicht reduzieren, da die Reaktion fortsetzen würde, beim nichtkatalysierten Pfad vorzukommen. Stattdessen handeln sie, entweder indem sie Katalysatoren ausschalten, oder indem sie Reaktionszwischenglieder wie freie Radikale entfernen.

Der Hemmstoff kann Selektivität zusätzlich zur Rate modifizieren. Zum Beispiel, in der Verminderung von ethyne zu ethene, ist der Katalysator Palladium (Pd), der teilweise mit der Leitung (II) Azetat (Pb (CHCOO)) "vergiftet" ist". Ohne die Deaktivierung des Katalysators wird der erzeugte ethene weiter auf Äthan reduziert.

Der Hemmstoff kann diese Wirkung z.B auswählend die Vergiftung nur bestimmter Typen von aktiven Seiten erzeugen. Ein anderer Mechanismus ist die Modifizierung der Oberflächengeometrie. Zum Beispiel, in hydrogenation Operationen, großen Flugzeugen der Metalloberflächenfunktion weil sind Seiten der hydrogenolysis Katalyse, während Seiten, die hydrogenation dessen katalysieren, unsättigt, kleiner. So wird ein Gift, das Oberfläche zufällig bedeckt, dazu neigen, die Anzahl unverseuchter großer Flugzeuge zu vermindern, aber proportional mehr kleinere Seiten frei zu verlassen, so den hydrogenation gegen die hydrogenolysis Selektivität ändernd. Viele andere Mechanismen sind auch möglich.

Befürworter können Oberfläche zudecken, um Produktion einer Matte des Colas zu verhindern, oder sogar aktiv solches Material (z.B Rhenium auf Platin in platforming) zu entfernen. Sie können der Streuung des katalytischen Materials helfen oder zu Reagenzien binden.

Aktueller Markt

Die globale Nachfrage auf Katalysatoren 2010 wurde auf etwa 29.5 Milliarden US-Dollar geschätzt. Mit der schnellen Wiederherstellung in der selbstfahrenden und chemischen Industrie insgesamt, wie man erwartet, erfährt der globale Katalysator-Markt schnelles Wachstum in den nächsten Jahren.

Siehe auch

• Autokatalyse
• GROß-NSE (Berliner Absolventenschule von Naturwissenschaften und Technik)
• Katalyse-Wissenschaft & Technologie (eine Chemie-Zeitschrift)
• Umweltabzüge
• Enzym-Katalyse
• Industriekatalysatoren
• Untersuchung von Kelvin zwingt Mikroskop
• Pharmazeutischer adjuvant
• Phase-Grenzkatalyse
• Phase-Übertragungskatalysator
• Photokatalyse
• Ribozyme (RNS Biocatalysis)
• SUMO Enzyme
• Die temperaturprogrammierte Verminderung
• Desorption Thermalspektroskopie

Links

• Wissenschaftshilfe: Katalysator-Seite für die Niveau-Wissenschaft der Höheren Schule
• Präsentation von W.A. Herrmann Technische Universität
• Alumite Katalysator, Kameyama-Sakurai Laboratorium, Japan
• Inorganic Chemistry and Catalysis Group, Utrechter Universität, die Niederlande
• Zentrum für die Oberflächenchemie und Katalyse
• Carbons & Catalysts Group, Universität von Concepcion, Chile
• Zentrum, um neue Technologien durch die Katalyse, ein NSF Zentrum für die chemische Neuerung, die USA zu ermöglichen
• "Luftblasen machen chemische Katalysatoren", Zeitschrift Science News online am 6. April 2009 an.