触媒作用は、反応速度が、全体の反応で混合または消費されず、最終生成物に影響を与えない物質によって影響を受けるプロセスです。このプロセスには、異なる官能基を持つ複雑な有機物質が含まれます。反応速度は、反応物の化学的性質、温度、条件などのさまざまな要因に依存します。触媒作用に関連する特定の物質は、その反応で消費することなく生産を増加させる触媒です。
歴史
触媒作用という用語は、1835 年に Jons Jacob Berzelius によって与えられました。18 世紀から 19 世紀にかけて、さまざまな科学者がさまざまな反応における触媒作用のプロセスを観察し、触媒として使用されるさまざまな物質を発見しました。触媒の最初の観察は、酸によるデンプンの糖への変換においてキルヒホフによって記録されました。サー マイケル ファラデーは、ガス状水素と酸素の再結合におけるプラチナの力を発見しました。
触媒作用の原理
触媒は、次の点で理解できます。
反応に触媒がある場合、遷移状態に到達するために必要な自由エネルギーは少なくなります。触媒の働きにより、反応環境が調整されます。触媒は、環境の熱を上昇させるのに役立ち、試薬を結合して結合を分極し、試薬の解離と結合の形成と結合の切断にも役立ちます.
触媒の働きは、アレニウスの式によって理解できます。Ea であるキャビテーション エネルギーは、特定の温度での速度定数 K の値を決定します。配給に触媒を加えると、活性化エネルギーが減少します。したがって、それは反応がより低い活性化エネルギーで起こるメカニズムを提供します.
触媒の種類
触媒作用に使用される触媒には主に 2 つのタイプがあります
<オール>不均一系触媒作用
不均一系触媒作用は、異なる状態の反応物で作用するものです。触媒が固体の場合、液体および気体の反応物で機能します。この触媒の活性部位はその表面にあります。反応物はこれらの触媒の表面に吸着され、それらと相互作用します。ほとんどの触媒は固体です。例としては、ゼオライト、アルミナ、グラファイト、遷移金属酸化物、ラネー ニッケル、酸化バナジウムなどがあります。
反応のメカニズムは、吸着によってさまざまです。触媒の表面積は反応に影響を与えます。触媒のサイズが小さいほど、表面積が大きくなります。
例として、ハーバー プロセスがあります。鉄は、窒素と水素からアンモニアを生成する際の触媒として機能します。反応では、ガスは鉄の表面に吸着されます。
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
この反応では、反応物と生成物は気相にあり、触媒 Fe は固相にあります。
均一触媒作用
均一系触媒はそのまま同じ相で働きます。触媒が固体の場合、固体の反応物で機能し、他の相でも同様です。これらの触媒は、溶媒に溶解することができます。例としては、ヒドロシリル化とヒドロホルミル化があります。
カルボン酸のエステル化のプロセスには、水素イオンが必要です。
遷移金属は常に触媒として使用されます。ただし、一部の有機物は触媒としても機能します。それらは有機触媒と呼ばれ、均一系触媒に分類されます。
例 CH3COOCH3(l) + H2O(l) CH3COOH(l) + CH3OH(l)
これは、HClによって触媒される酢酸メチルの加水分解反応です。ここでは、すべての反応物、生成物、および触媒が液体状態にあります。
触媒作用の意義
少量の触媒が反応に大きな変化をもたらす可能性があります。
多くの製品は、製造時に環境に害を及ぼす大量の副産物を生み出します。触媒は最終生成物の量を増やし、副産物の数を減らします。したがって、有害廃棄物から環境を守ります。
それらは反応で消費されず、反応が完了した後、反応物から離れます。したがって、製品には影響しません。
結論
触媒は、環境、化学、産業などの多くの分野で重要な役割を果たしています。それらは生物学的および化学的触媒です。それらは物質の状態に基づいて2つのタイプに分けられます。 1 つは均一系触媒で、2 つ目は不均一系触媒です。反応速度を上げるのに役立ちます。また、私たちの体で起こるさまざまな反応にも役立ちます.
