Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα αντίδρασης. Καταλύτες

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

1. Η ταχύτητα εξαρτάται από τον αριθμό των αποτελεσματικών συγκρούσεων. Την επηρεάζουν η συγκέντρωση, η πίεση (όταν υπάρχει αέριο αντιδρών), η επιφάνεια επαφής των στερεών, η θερμοκρασία, οι ακτινοβολίες και οι καταλύτες.
2. Μεγαλύτερη συγκέντρωση ή μεγαλύτερη πίεση με μείωση του όγκου αυξάνουν την ταχύτητα. Η σκόνη αντιδρά γρηγορότερα από το συμπαγές στερεό, γι' αυτό ένα φάρμακο σε ταμπλέτα δρα πιο αργά από τη σκόνη.
3. Με αύξηση της θερμοκρασίας η καμπύλη κατανομής Maxwell - Boltzmann μετατοπίζεται δεξιά και περισσότερα μόρια έχουν ενέργεια πάνω από την Ea.
4. Οι ακτινοβολίες προκαλούν μοριακές μεταβολές στα αντιδρώντα, αλλάζουν τον μηχανισμό και αυξάνουν την ταχύτητα.
5. Ο καταλύτης σε μικρή ποσότητα αυξάνει την ταχύτητα και μένει αμετάβλητος. Η κατάλυση είναι ομογενής ή ετερογενής, ενώ στην αυτοκατάλυση καταλύτης είναι ένα προϊόν, όπως το Mn²⁺ στην οξείδωση του οξαλικού οξέος.
6. Τα ένζυμα είναι βιοκαταλύτες με πολύπλοκη, συνήθως πρωτεϊνική δομή, πολύ εξειδικευμένη δράση που εξαρτάται από θερμοκρασία και pH, και πολύ μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα.
7. Η δράση των καταλυτών ερμηνεύεται με τη θεωρία των ενδιάμεσων προϊόντων και με τη θεωρία της προσρόφησης. Εφαρμόζονται στη χημική βιομηχανία, όπως η σύνθεση της NH₃ με Fe, και στη βιοχημεία.

Πρόσωπα

Maxwell

Βρετανός φυσικός, καθηγητής στο King's College του Λονδίνου· με τον Boltzmann, ανεξάρτητα, διατύπωσε τον νόμο στατιστικής κατανομής των ενεργειών των μορίων αερίου

Boltzmann (1844-1906)

Αυστριακός φυσικός· μελέτησε την κινητική θεωρία των αερίων και έθεσε τα θεμέλια της στατιστικής μηχανικής

Ziegler και Natta

ανακάλυψαν καταλύτες για τον πολυμερισμό του αιθυλενίου σε χαμηλές συνθήκες και τιμήθηκαν με Νόμπελ Χημείας το 1963

Α. Γ. Βάρβογλης

συγγραφέας του «Η κρυφή γοητεία της χημείας», από όπου παρατίθεται κείμενο για την αναζήτηση καταλυτών

Όροι

καταλύτης

ουσία που σε μικρά ποσά αυξάνει την ταχύτητα μιας αντίδρασης και στο τέλος μένει ουσιαστικά αμετάβλητη σε μάζα και χημική σύσταση

ομογενής κατάλυση

κατάλυση όπου καταλύτης και αντιδρώντα βρίσκονται στην ίδια φάση, π.χ. οξείδωση του CO με καταλύτη H₂O(g)

ετερογενής κατάλυση

κατάλυση όπου καταλύτης και αντιδρώντα βρίσκονται σε διαφορετική φάση, π.χ. σύνθεση NH₃ παρουσία Fe

αυτοκατάλυση

όταν ένα από τα προϊόντα μιας αντίδρασης δρα ως καταλύτης της, π.χ. το Mn²⁺ ή η σκουριά στη διάβρωση του σιδήρου

δηλητήρια καταλυτών

ουσίες που αναστέλλουν τη δράση των καταλυτών, π.χ. HCN, H₂S, Pb, Hg

ένζυμα (βιοκαταλύτες)

ουσίες πολύπλοκης δομής που δρουν καταλυτικά σε βιοχημικές αντιδράσεις, π.χ. η πτυαλίνη του σάλιου

φάση

ομογενές τμήμα της ύλης που χωρίζεται από τα άλλα συστατικά του συστήματος με σαφή όρια

θεωρία των ενδιάμεσων προϊόντων

ο καταλύτης σχηματίζει με ένα αντιδρών ενδιάμεσο προϊόν και αναγεννάται στο επόμενο στάδιο

θεωρία της προσρόφησης

τα αντιδρώντα προσροφώνται στην επιφάνεια στερεού καταλύτη, όπου οι δεσμοί τους εξασθενούν ή σπάνε

ενεργά κέντρα καταλύτη

τα σχετικά λίγα σημεία του καταλύτη όπου εκδηλώνεται η καταλυτική δράση