Kataliza - co to?

Z punktu widzenia kinetyki chemicznej kataliza polega na wprowadzeniu alternatywnej drogi reakcji, wymagającej mniejszego nakładu energetycznego. Dzięki temu reakcje, które bez katalizatora zachodziłyby bardzo wolno lub wcale, mogą przebiegać w sposób kontrolowany. W praktyce naukowej i technologicznej pojęcie kataliza odnosi się zarówno do reakcji prostych, jak i złożonych procesów wieloetapowych.

Rodzaje katalizy

Podstawowy rodzaj katalizy klasyfikuje się na podstawie fazy, w jakiej znajdują się reagenty i katalizator:

• kataliza homogeniczna – katalizator i reagenty występują w tej samej fazie (najczęściej ciekłej lub gazowej),
• kataliza heterogeniczna – katalizator znajduje się w innej fazie niż reagenty, zazwyczaj jako ciało stałe, na którego powierzchni zachodzi reakcja,
• kataliza enzymatyczna – szczególny przypadek katalizy homogenicznej, w której katalizatorem są enzymy, a reakcje zachodzą w układach biologicznych.

Każdy z tych typów ma odmienne znaczenie praktyczne i inne możliwości zastosowania.

Zobacz również: sedymentacja.

Przykłady katalizy

Typowe przykłady katalizy obejmują zarówno procesy naturalne, jak i przemysłowe:

• rozkład nadtlenku wodoru w obecności tlenku manganu(IV),
• synteza amoniaku w procesie Habera-Boscha z użyciem katalizatora żelazowego,
• reakcje metaboliczne katalizowane przez enzymy w organizmach żywych.

Takie przykłady katalizy pokazują uniwersalność tego zjawiska w chemii i biologii.

Zobacz również: resublimacja.

Zalety katalizy

Najważniejsze zalety katalizy mają bezpośrednie przełożenie na efektywność procesów technologicznych:

• skrócenie czasu reakcji,
• zmniejszenie zużycia energii,
• możliwość prowadzenia reakcji w łagodniejszych warunkach temperatury i ciśnienia.

Dzięki temu kataliza jest fundamentem nowoczesnej chemii przemysłowej.

Etapy katalizy

Typowe etapy katalizy obejmują:

• adsorpcję reagentów na katalizatorze,
• utworzenie kompleksu aktywnego,
• przejście przez stan przejściowy o obniżonej energii,
• desorpcję produktów reakcji.

Zrozumienie tych etapów jest kluczowe dla projektowania nowych katalizatorów.

Zobacz również: sublimacja.