催化剂的类型和重要性
定义:能提高化学反应速率,而本身结构不发生永久性改变的物质。
如蛋白
质性酶和具有催化活性的RNA。
催化剂在化学反应中引起的作用叫催化作用。
催化剂在工业上也称为触媒。
主要分类
按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;
按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂,均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。
多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等;
按照反应类型又分为聚合、缩聚、接枝、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等催化剂;
按照作用大小还分为主催化剂和助催化剂。
均相催化剂
催化剂和反应物同处于一相,没有相界存在而进行的反应,称为均相催化作用,能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。
均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸和碱性催化剂。
多相催化剂
又称非均相催化剂呈现在不同相(Phase)的反应中,即和它们催化的反应物处于不同的状态。
例如:在生产人造黄油时,通过固态镍(重金属催化剂),能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。
固态镍是一种多相催化剂,被它催化的反应物则是液态(植物油)和气态(氢气)。
生物催化剂
酶是生物催化剂,是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的有机物(绝大多数的蛋白质。
但少量RNA也具有生物催化功能),旧称酵素。
生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行。
大约在37℃的温度中(人体的温度),酶的工作状态是最佳的。
如果温
度高于50℃或60℃,酶就会被破坏掉而不能再发生作用。
因此,利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂,在低温下使用最有效。
特点:催化效率高,专一性强,易失活,反应条件温和,酶活性可调。
淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶
人们利用催化剂,可以改变化学反应的速率,这被称为催化反应。
大多数催化剂都只能加速某一种化学反应,或者某一类化学反应,而不能被用来加速所有的化学反应。
催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。
不管是反应前还是反应后,它们都能够从反应物中被分离出来。
不过,它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗,然后在整个反应结束之前又重新产生。
使化学反应加快的催化剂,叫做正催化剂;使化学反应减慢的催化剂,叫做负催化剂。
二氧化硫氧化为三氧化硫,常用五氧化二钒作正催化剂,这种催化剂是固体,反应物为气体,形成多相的催化作用,因此,五氧化二钒也叫做触媒或接触剂;食用油脂里加入0.01%~0.02%没食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸败,在这里,没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。