Các Chất Xúc Tác Trong Hóa Học Và Những Vai Trò Của Chúng

Các Chất Xúc Tác Trong Hóa Học và Những Vai Trò Của Chúng

Thế nào là chất xúc tác , có những loại chất xúc tác nào , vai trò của chất xúc tác ra sao, hãy cùng hóa chất Hanimex tìm hiểu chỉ tiết về vấn đề này nhé.

Chất xúc tác là gì ?

Quá trình xúc tác là quá trình làm thay đổi tốc độ của một phản ứng hóa học của một hay nhiều chất phản ứng, nhờ vào sự tham gia của một chất thêm vào gọi là chất xúc tác. Không giống các chất phản ứng khác trong phản ứng hóa học, một chất xúc tác không bị mất đi trong quá trình phản ứng.

Với một chất xúc tác, cần ít năng lượng giải phóng hơn để đạt được trạng thái trung gian, nhưng tổng năng lượng giải phóng từ chất phản ứng sang chất tạo thành không đổi, có thể tăng tốc độ phản ứng hoá học lên nhiều lần, hàng chục lần, hàng trăm lần, nên rút ngắn được thời gian, tăng cao hiệu suất sản xuất. Chất xúc tác sinh học (hay còn gọi là Enzym) là protein đẩy nhanh tốc độ phản ứng hóa học.

Chất xúc tác vật lý là chất có tác dụng thay đổi tính chất vật lý của chất bị tác dụng. Điển hình là các chất bôi trơn hoặc chất gây đông tụ.

Các loại chất xúc tác trong hóa học

Tùy theo trạng thái của các thành phần trong phản ứng mà người ta chia các phản ứng xúc tác ra làm xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể. Một loại xúc tác đặc biệt khác đó là xúc tác men. Xúc tác men có thể là xúc tác đồng thể hoặc di thể. Xúc tác đồng thể thường gặp là xúc tác axit – bazơ. Ngoài ra còn có xúc tác nucleofil, xúc tác electrofil, xúc tác bằng phức kim loại chuyển tiếp hoặc ion của nó…

Xúc tác đồng thể

Xúc tác đồng thể là xúc tác trong đó chất xúc tác ở cùng pha với chất phản ứng. Một số ví dụ về xúc tác đồng thể:

 (pha khí)

Thuyết xúc tác đồng thể

Shpitalsky trình bày năm điểm về thuyết xúc tác đồng thể:

1. Chất xúc tác tương tác với chất phản ứng hình thành sản phẩm trung gian kém bền.
2. Sự hình thành sản phẩm trung gian là phản ứng thuận nghịch diễn ra nhanh.
3. Sản phẩm trung gian phân hủy chậm, không thuận nghịch hình thành sản phẩm cuối giải phóng ra chất xúc tác.
4. Tốc độ chung của phản ứng tỷ lệ với nồng độ của sản phẩm trung gian, chứ không tỷ lệ với nồng độ chất phản ứng.
5. Nồng độ chất xúc tác ở trạng thái tự do nằm cân bằng với nồng độ sản phẩm trung gian

Xúc tác axít-bazơ

Phản ứng trong dung dịch đặc biệt đối với hợp chất hữu cơ được xúc tác bằng axit, bazơ rất nhiều. Ðó là phản ứng có sự tham gia của nước, ancol, amin. Các phản ứng có đặc trưng axit như thủy phân, ancol hóa, amoniac hóa, những phản ứng có sự tham gia của nhóm cacbonyl như andehyt, axit hữu cơ và dẫn xuất của chúng.

Phản ứng tự xúc tác

Phản ứng mà tốc độ nó tăng lên do tác dụng chính chất phản ứng, có thể là chất đầu hoặc sản phẩm, gọi là phản ứng tự xúc tác. Phản ứng thủy phân este hóa, axít hữu cơ và rượu, phản ứng tự cảm ứng. Ví dụ:

Đây là phản ứng xúc tác axít.

Xúc tác men

Loại men (ferments, enzymes) cùng được làm chất xúc tác (xúc tác sinh hóa).Men là chất xúc tác có nguồn gốc protein, nghĩa là những phân tử được cấu tạo từ amin axit và có cấu trúc không gian xác định của mạch polypeptit. Tác dụng xúc tác là nhờ các quá trình lên men. Ðó là những quá trình trong đó xảy ra sự thay đổi thành phần hóa học các chất gây ra do kết quả hoạt động của những vi sinh vật nào đó, ví dụ men rượu, nấm hoặc vi khuẩn. Trong những trường hợp này những chất men do vi sinh vật tạo ra là những yếu tố hoạt động xúc tác. chất men vẫn giữ được tính hoạt động và khả năng tác dụng của nó khi lấy nó ra khỏi vi sinh vật.

Xúc tác dị thể

Xúc tác dị thể là xúc tác trong đó chất xúc tác ở khác pha với chất phản ứng.Chất xúc tác dị thể thường là chất rắn và phản ứng xảy ra trên bề mặt chất xúc tác. Thường gặp nhất là những hệ xúc tác dị thể gồm pha rắn và pha khí (các chất tham gia phản ứng và sản phẩm phản ứng).

Ðặc điểm của phản ứng xúc tác dị thể là phản ứng diễn ra nhiều giai đoạn, có hai đặc trưng:

• Quá trình xảy ra ở lớp đơn phân tử trên bề mặt chất xúc tác. Ðặc trưng này thể hiện ở chỗ trong xúc tác dị thể thì khuếch tán và hấp phụ đóng vai trò quan trọng.
• Chất xúc tác không phải là những phân tử, ion riêng rẽ mà là một tổ hợp những nguyên tử, ion.

Chất kích thích và ức chế xúc tác trong hóa học

Các chất làm giảm tác dụng của chất xúc tác được gọi là chất ức chế xúc tác nếu có thể đảo ngược và chất độc xúc tác nếu không thể đảo ngược. Chất xúc tiến là những chất làm tăng hoạt động xúc tác, mặc dù bản thân chúng không phải là chất xúc tác.

Các chất ức chế đôi khi được gọi là “chất xúc tác tiêu cực” vì chúng làm giảm tốc độ phản ứng. [34] Tuy nhiên, chất ức chế thuật ngữ được ưa thích vì chúng không hoạt động bằng cách đưa ra một đường phản ứng có năng lượng kích hoạt cao hơn; điều này sẽ không làm giảm tốc độ vì phản ứng sẽ tiếp tục xảy ra bởi con đường không được xúc tác. Thay vào đó, họ hành động hoặc bằng cách vô hiệu hóa các chất xúc tác, hoặc bằng cách loại bỏ các chất trung gian phản ứng như các gốc tự do. 

Các chất ức chế có thể sửa đổi tính chọn lọc ngoài tỷ lệ. Ví dụ, trong quá trình khử alkynes thành anken , chất xúc tác palladi (Pd) một phần “bị nhiễm độc” với acetate chì (II) (Pb (CH 3 CO 2 ) 2 ) có thể được sử dụng. Nếu không khử hoạt tính xúc tác, anken được tạo ra sẽ tiếp tục bị khử thành ankan . 

Chất ức chế có thể tạo ra hiệu ứng này bằng cách, ví dụ, chỉ nhiễm độc có chọn lọc một số loại trang hoạt động nhất định. Một cơ chế khác là sửa đổi hình học bề mặt. Ví dụ, trong các hoạt động hydro hóa, các mặt phẳng lớn có chức năng bề mặt kim loại là các vị trí xúc tác hydro hóa trong khi các vị trí xúc tác hydro hóa các chất không bão hòa nhỏ hơn. Do đó, một chất độc bao phủ bề mặt một cách ngẫu nhiên sẽ có xu hướng làm giảm số lượng các mặt phẳng lớn không bị nhiễm bẩn nhưng để lại các vị trí nhỏ hơn theo tỷ lệ miễn phí, do đó thay đổi độ chọn lọc hydro hóa và hydro hóa. Nhiều cơ chế khác cũng có thể.

Các nhà quảng bá có thể che phủ bề mặt để ngăn chặn việc sản xuất một loại than cốc, hoặc thậm chí chủ động loại bỏ vật liệu đó (ví dụ, rhenium trên bạch kim trong nền tảng ). Chúng có thể hỗ trợ sự phân tán của vật liệu xúc tác hoặc liên kết với thuốc thử.

TAGs : phương hidro triolein thu 8 9kg stearin biết h=80