Что такое катализатор?

Статьи

Эти вещества помогают ускорить химические реакции, чтобы они протекали эффективно.

Катализаторы — незамеченные герои химических реакций, которые заставляют человеческое общество тикать. Катализатор – это некий материал, который ускоряет химические реакции. С помощью катализатора молекулы, на взаимодействие которых могли уйти годы, теперь могут сделать это за секунды. Заводы полагаются на катализаторы, чтобы производить все, от пластика до лекарств. Катализаторы помогают перерабатывать нефть и уголь в жидкое топливо. Они являются ключевыми игроками в технологиях экологически чистой энергии. Природные катализаторы в организме, известные как ферменты, играют важную роль в пищеварении и многом другом. Прием катализаторов в Москве

Во время любой химической реакции молекулы разрывают химические связи между своими атомами. Атомы также образуют новые связи с другими атомами. Это как поменяться партнерами на кадриль. Иногда такое партнерство легко разорвать. Молекула может обладать определенными свойствами, которые позволяют ей переманивать атомы из другой молекулы. Но в стабильных партнерских отношениях молекулы довольны такими, какие они есть. Оставшись вместе в течение очень длительного периода времени, некоторые из них могут в конечном итоге поменяться партнерами. Но нет массового безумия разрыва и восстановления связей.

Катализаторы делают такое разрушение и восстановление более эффективным. Они делают это, снижая энергию активации химической реакции. Энергия активации – это количество энергии, необходимое для протекания химической реакции. Катализатор просто меняет путь к новому химическому партнерству. Он строит эквивалент шоссе с твердым покрытием, чтобы объехать ухабистую грунтовую дорогу. Однако катализатор в реакции не израсходуется. Подобно ведомому, он побуждает другие молекулы к реакции. Как только они это сделают, он кланяется.

Ферменты — это естественные катализаторы биологии. Они играют роль во всем, от копирования генетического материала до расщепления пищи и питательных веществ. Производители часто создают катализаторы для ускорения процессов в промышленности.

Одной из технологий, для работы которой нужен катализатор, является водородный топливный элемент. В этих устройствах газообразный водород (H ₂ ) реагирует с газообразным кислородом (O ₂ ) с образованием воды (H ₂ O) и электричества. Эти системы можно найти в водородном транспортном средстве, где они вырабатывают электричество для питания двигателя. Топливный элемент должен разделить атомы в молекулах водорода и кислорода, чтобы эти атомы могли перетасовываться для создания новых молекул (воды). Однако без посторонней помощи эта перетасовка происходила бы очень медленно. Таким образом, топливный элемент использует катализатор — платину — для запуска этих реакций.

Платина хорошо работает в топливных элементах, потому что она взаимодействует с каждым пусковым газом в нужном количестве. Поверхность платины притягивает молекулы газа. По сути, он притягивает их ближе друг к другу, так что поощряет — ускоряет — их реакцию. Затем он позволяет своим творениям свободно плавать.

В течение многих лет другие технологии также полагались на платиновые катализаторы. Например, для удаления вредных загрязняющих веществ из выхлопных газов автомобили теперь полагаются на каталитические нейтрализаторы .

Но у платины есть и недостатки. Это дорого, например. (Людям нравится использовать его в модных украшениях.) И его нелегко получить.

Некоторые другие катализаторы поднялись до статуса суперзвезды. К ним относятся металлы с химическими свойствами, подобными платине. Среди них палладий и иридий. Однако, как и платина, оба они дороги и труднодоступны. Вот почему идет поиск менее дорогих катализаторов для использования в топливных элементах.

Некоторые ученые считают, что молекулы углерода могут работать. Они, безусловно, были бы менее дорогостоящими и легко доступными. Другим вариантом может быть использование ферментов, подобных тем, которые находятся внутри живых существ.