Каталізатори і каталіз

Чому каталізатори збільшують швидкість хімічної реакції? Виявляється, вони діють у повній відповідності з народною мудрістю: «Розумний в гору не піде, розумний гору обійде». Для того щоб речовини почали взаємодіяти, їх часткам (молекул, атомів, іонів) потрібно повідомити певну енергію, звану енергією активації (рис. 13, а). Каталізатори знижують цю енергію, з’єднуючись з одним з реагуючих речовин і проводячи його вздовж «енергетичної гори» на зустріч з іншою речовиною з меншими витратами енергії. Тому в присутності каталізатора хімічні реакції протікають не тільки швидше, але і при більш низькій температурі, що здешевлює виробничі процеси.

І не тільки. Використання каталізаторів може призвести до того, що одні й ті ж речовини будуть реагувати по-різному, т. Е. З утворенням різних продуктів (рис. 13, б)

Наприклад, аміак окислюється киснем до азоту й води, а в присутності каталізатора – до оксиду азоту (II) і води (запишіть рівняння реакції і розгляньте процеси окислення і відновлення).

Процес зміни швидкості хімічної реакції або шляху, по якому вона протікає, називається каталізом. Як і реакції, розрізняють гомогенний і гетерогенний види каталізу. У разі використання ферментів каталіз називають ферментативним. Цей вид каталізу відомий людині з глибокої давнини. Завдяки ферментативному розщепленню органічних речовин людина навчилася пекти хліб, варити пиво, виготовляти вино та сир (рис. 14).

Найбільш відомі в побуті ферменти, що входять до складу пральних порошків. Саме вони дозволяють позбавляти білизна при пранні від плям і неприємного запаху.

Познайомимося ближче з каталізаторами за допомогою хімічного експерименту.

Перекис водню (у побуті його часто називають перекисом водню) – необхідний в будь домашній аптечці препарат (рис. 15). На упаковці з цим препаратом обов’язково вказується термін придатності, оскільки при зберіганні він розкладається.

Каталізатори не тільки роблять економічніше виробничі процеси, а й вносять значний внесок в охорону навколишнього середовища. Так, сучасні легкові автомобілі забезпечені каталітичним пристроєм, всередині якого знаходяться керамічні ніздрюваті носії каталізатора (платини і родію).

Проходячи через них, шкідливі речовини (оксиди вуглецю, азоту, незгорілих бензин) перетворюються на вуглекислий газ, азот і воду (рис. 16).

Однак для хімічних реакцій важливі не тільки каталізатори, які прискорюють проходження реакції, але і речовини, здатні їх сповільнювати. Такі речовини називаються інгібіторами. Найбільш відомі інгібітори корозії металів.

У лексиконі звичайної людини нерідко зустрічаються слова, які запозичені з хімії. Наприклад, антиоксиданти, або антиокислювачі. Що собою являють речовини, звані антиоксидантами? Ви, напевно, помічали, що якщо довго зберігати вершкове масло, то воно змінює колір, смак, набуває неприємного запаху – окислюється на повітрі. Щоб харчові продукти не псувалися, в них додають антиоксиданти. Важливу роль вони грають і в збереженні здоров’я людини, адже в його організмі також відбуваються небажані процеси окислення, в результаті чого людина хворіє, швидше втомлюється і старіє. Організм людини отримує антиоксиданти при вживанні в їжу продуктів, що містять, наприклад, каротин (вітамін А) і вітамін Е (рис. 17).

Посилання на основну публікацію