화학 및 생물학에서 촉매 물질은 화학 반응의 속도를 증가시키지 않고 증가합니다. 촉매 촉매를 사용하여 반응 속도를 높이는 과정입니다. "촉매"라는 단어는 그리스어 단어 kataluein 에서 나온 것입니다 , 이는 풀거나 풀기위한 것을 의미합니다. 영국 화학 엘리자베스 풀 하메 (Elizabeth Fulhame)는 1794 년 책에서 산화 감소 반응에 대한 그녀의 연구를 설명하는 촉매의 개념을 처음으로 설명했다.
- 촉매는 반응의 활성화 에너지를 낮추어 열역학적으로 유리하고 더 빠르게 만듭니다.
- 촉매는 반응에 의해 소비되지 않습니다. 그것들은 반응물과 제품입니다.
- 상업용 화학 제조의 약 90%가 촉매에 의존합니다.
촉매 작용이 작동하는 방법
촉매는 활성화 에너지가 낮은 화학 반응을위한 다른 경로이다. 반응이 더 낮은 활성화 에너지를 갖는 경우, 더 쉽고 빠르게 발생합니다. 촉매는 반응물에 결합하고 반응물 분자 사이의 충돌 수를 증가시켜 반응을 더 유리한 열역학적으로 만듭니다. 촉매가 효소 일 때, 효소는 기질에 결합하여 촉매를 유발한다. 때때로 촉매에 결합하고 반응물이 반응의 온도를 변화시켜 진행 능력을 향상시킵니다. 때로는 촉매의 중간 단계가 촉매를 소비하지만 나중에 반응 완료 전에이를 방출합니다.
촉매는 화학 반응의 평형을 변화시키지 않습니다. 따라서, 촉매는 평형 상수 또는 이론적 수율에 영향을 미치지 않는다. 또한 반응의 깁스 자유 에너지는 변하지 않습니다.
촉매의 예- 효소는 기질과 반응하고 불안정한 중간 화합물을 형성하는 생물학적 촉매 (단백질)이다. 중간체는 불안정하기 때문에, 반응은 효소가없는 것보다 평형을 더 빨리 진행한다. 예를 들어, 탄산 무수물제는 탄산을 물과 이산화탄소로 바꾸는 반응을 촉매하는 효소이다.
H 2 Co 3 (aq) ⇆ h 2 o (l) + Co 2 (AQ)
이 효소는 이산화탄소가 혈액과 폐로 확산되어 신체가 숨을 내쉬고 제거합니다. - 많은 촉매는 전이 금속입니다. 예를 들어, 백금은 일산화탄소를 이산화탄소로 바꾸는 자동차 촉매 변환기의 촉매입니다. 좋은 촉매제 인 기타 금속은 금, 팔라듐, 루테늄, 로듐 및 이리듐 (고귀한 금속)입니다.
- 칼륨 과망간산염은 과산화수소를 물과 산소로 분해하기위한 촉매로서 작용한다. 이 경우 촉매는 반응의 온도를 변화시켜 반응 속도를 증가시킵니다.
- 다른 일반적인 촉매는 제올라이트, 흑연 탄소 및 알루미나입니다.
양성 및 음성 촉매 (억제제)
양의 촉매는 반응의 활성화 에너지를 낮추고 속도를 높이게한다. 대조적으로, 음성 촉매는 반응을 덜 유리하게 만들고 그 속도를 느리게한다. IUPAC는이 용어를 피하는 것을 선호하며 "촉매"및 "억제제"라는 용어를 사용하는 것이 좋습니다. 억제제의 예는 황산으로, 과산화수소의 분해를 느리게하는 황산입니다.
촉매와 관련된 다른 용어
- a precatalyst 화학 반응 동안 촉매로 전환되는 물질입니다.
- a 프로모터 촉매의 활성을 증가시키는 물질이지만 그 자체는 촉매가 아닙니다. 프로모터의 또 다른 단어는 공동-촉매 입니다 . 일부 프로모터는 반응을 방해 할 물질을 적극적으로 제거합니다. 다른 사람들은 촉매를 분산 시키거나 시약에 촉매를 결합시키는 데 도움이됩니다.
- a 촉매 독 촉매를 비활성화합니다. 일부 억제제는 가역적으로 촉매를 비활성화한다는 점에 유의한다. 촉매 독의 작용은 돌이킬 수 없습니다.
촉매 단위
촉매를위한 3 가지 공통 단위가 있습니다. Si 단위는 카탈 (Katal)이며, 이는 초당 두더지로 반응 속도를 나타내는 파생 유닛이다. 촉매의 효과를 비교할 때 유용한 단위는 회전율 (TON) 및 TOF (TING)의 TON (TON)입니다. 톤과 TOF 반응에서 촉매 재활용 속도를 설명합니다.
유형의 촉매 및 촉매
촉매의 두 가지 범주는 균질 한 촉매 및 이종 촉매제입니다.
- 이종 촉매 촉매 반응과 다른 단계에있다. 이종 촉매의 예는 제올라이트 또는 알루미나와 같은 고체 촉매를 사용하여 액체 및/또는 가스의 혼합물에서 반응을 촉진하는 것입니다. 막-결합 효소는 이종 촉매의 또 다른 예입니다.
- 균질 촉매 화학 반응물과 동일한 단계입니다. 가용성 효소는 균질 한 촉매의 예입니다.
데모 :촉매 촉매
참조촉매의 훌륭한 데모는 "코끼리 치약"반응입니다. 고전적인 반응에서, 요오드화 칼륨은 과산화수소를 물과 산소로 분해하기위한 촉매이다. 어린이 친화적 인 버전은 효모를 촉매 및 더 낮은 농도의 과산화물로 사용하지만 기본 원리는 여전히 동일합니다. 일반적으로 과산화수소는 천천히 분해되어 약 3 년의 저장 수명이 개봉되지 않고 병에 물개를 끊은 후 최대 6 개월이 걸립니다. 그러나 촉매가있는 경우 반응은 몇 초 밖에 걸리지 않습니다.
“병의 지니”는 촉매에 의존하는 데모의 또 다른 예입니다. 이 반응은 병에서 나오는 지니와 비슷한 증기 구름을 생성합니다.
참조
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