Jenis - jenis Katalis

Halaman ini melihat pada berbagai jenis katalis (heterogen dan homogen) dengan contoh-contoh dari tiap jenis, dan penjelasan tentang bagaimana mereka bekerja. Anda juga akan menemukan deskripsi dari satu contoh dari autocatalysis - reaksi yang dikatalisis oleh salah satu produknya.
	Catatan: Halaman ini tidak berurusan dengan efek katalis pada tingkat reaksi . Jika Anda belum tahu tentang itu, mungkin Anda sukai untuk mengikuti link ini dulu. Kembali ke halaman ini melalui tombol BACK pada browser Anda.
Jenis reaksi katalitik Katalis dapat dibagi menjadi dua jenis utama - heterogen dan homogen. Dalam reaksi heterogen, katalis berada dalam fase berbeda dari reaktan. Dalam reaksi homogen, katalis berada dalam fase yang sama dengan reaktan. Apa itu fase? Jika Anda melihat suatu campuran dan dapat melihat batas antara dua komponen, zat tersebut berada dalam fase yang berbeda. Campuran yang berisi padat dan cair terdiri dari dua tahap. Campuran berbagai bahan kimia dalam larutan tunggal hanya terdiri dari satu fase, karena Anda tidak bisa melihat batas antara mereka. Anda mungkin bertanya-tanya mengapa fase berbeda dari keadaan fisik panjang (padat, cair atau gas). Ini termasuk padatan, cairan dan gas, tetapi sebenarnya sedikit lebih umum. Hal ini juga dapat berlaku untuk dua cairan (minyak dan air, misalnya) yang tidak larut dalam satu sama lain. Anda bisa melihat batas antara dua cairan. Jika Anda ingin menjadi rewel tentang sesuatu, benar-benar menunjukkan diagram fase lebih dari diberi label. Setiap, misalnya, juga memiliki gelas kaca sebagai fase padat. Semua mungkin memiliki gas di atas cairan - itu fase lain. Kami tidak menghitung fase ini ekstra karena mereka bukan bagian dari reaksi. Katalisis heterogen Ini melibatkan penggunaan katalis dalam fase berbeda dari reaktan. Contoh umum melibatkan katalis padat dengan reaktan baik sebagai cairan atau gas.
	Catatan: Anda harus selalu mengingat perbedaan antara dua istilah heterogen dan homogen. hetero berarti berbeda (seperti dalam heteroseksual). Katalisis heterogen memiliki katalis dalam fase berbeda dari reaktan. homo berarti sama (seperti dalam homoseksual). Katalisis homogen memiliki katalis dalam fase sama dengan reaktan.
Cara kerja katalis heterogen (secara umum) Contoh yang paling katalisis heterogen melalui tahapan yang sama: Satu atau lebih reaktan teradsorpsi ke permukaan katalis pada situs aktif. Sebuah serapan d mana sesuatu menempel pada permukaan. Hal ini tidak sama dengan penyerapan b di mana satu zat diambil dalam struktur lain. Hati-hati! Sebuah situs aktif adalah bagian dari permukaan yang sangat baik menyerap hal-hal dan membantu mereka untuk bereaksi. Ada semacam interaksi antara permukaan katalis dan molekul-molekul reaktan yang membuat mereka lebih reaktif. Ini mungkin melibatkan reaksi yang sebenarnya dengan permukaan, atau melemahnya ikatan dalam molekul terlampir. Reaksi terjadi. Pada tahap ini, baik dari molekul reaktan mungkin melekat pada permukaan, atau seseorang mungkin harus terpasang dan terkena yang lain bergerak bebas dalam gas atau cair. Molekul-molekul produk yang desorbed. Desorpsi hanya berarti bahwa molekul produk melepaskan diri. Ini meninggalkan situs aktif tersedia untuk satu set baru molekul untuk menempel dan bereaksi. Suatu katalis yang baik perlu menyerap molekul reaktan cukup kuat bagi mereka untuk bereaksi, tapi tidak begitu kuat bahwa molekul produk tetap lebih atau kurang secara permanen ke permukaan. Perak, misalnya, bukan katalis yang baik karena tidak membentuk lampiran yang cukup kuat dengan molekul reaktan. Tungsten, di sisi lain, tidak katalis yang baik karena adsorbsi terlalu kuat. Logam seperti platinum dan nikel membuat katalis yang baik karena mereka menyerap cukup kuat untuk menahan dan mengaktifkan reaktan, tapi tidak begitu kuat bahwa produk tidak dapat melepaskan diri. Contoh katalisis heterogen Hidrogenasi ikatan karbon-karbon rangkap Contoh paling sederhana dari hal ini adalah reaksi antara eten dan hidrogen dengan adanya katalis nikel. Dalam prakteknya, ini adalah reaksi sia-sia, karena Anda mengubah etena sangat berguna ke dalam etana yang relatif tidak berguna. Namun, reaksi yang sama akan terjadi dengan senyawa yang mengandung ikatan karbon-karbon ganda. Salah satu penggunaan industri yang penting adalah dalam hidrogenasi minyak nabati untuk membuat margarin, yang juga melibatkan reaksi ikatan karbon-karbon rangkap dalam minyak nabati dengan hidrogen dengan adanya katalis nikel. Molekul etena yang teradsorpsi pada permukaan nikel. Ikatan rangkap antara atom karbon istirahat dan elektron yang digunakan untuk obligasi ke permukaan nikel. Molekul Hidrogen juga teradsorpsi ke permukaan nikel. Ketika ini terjadi, molekul hidrogen dipecah menjadi atom. Ini dapat bergerak pada permukaan nikel. Jika atom hidrogen berdifusi dekat dengan salah satu atom karbon terikat, ikatan antara karbon dan nikel ini diganti dengan satu antara karbon dan hidrogen. Itu akhir etena asli sekarang istirahat bebas dari permukaan, dan akhirnya hal yang sama akan terjadi di ujung lain. Seperti sebelumnya, salah satu atom hidrogen membentuk ikatan dengan karbon, dan tujuan itu juga istirahat gratis. Saat ini sudah ada ruang di permukaan nikel untuk molekul reaktan baru untuk pergi melalui seluruh proses lagi.
	Catatan: Beberapa logam, termasuk nikel, memiliki kemampuan untuk menyerap hidrogen ke dalam struktur mereka serta menyerap pada ke permukaan. Dalam kasus ini, molekul hidrogen juga diubah menjadi atom yang dapat menyebar melalui struktur logam. Hal ini terjadi dengan nikel jika hidrogen berada di bawah tekanan tinggi, tapi saya belum dapat menemukan informasi tentang apakah itu juga merupakan b diserap di bawah tekanan yang lebih rendah biasanya digunakan untuk reaksi hidrogenasi. Karena itu saya telah terjebak dengan penjelasan biasa dalam hal penyerapan d. Jika seseorang memiliki informasi tentang perusahaan ini, mereka bisa menghubungi saya melalui alamat di tentang situs ini halaman.
Catalytic converter Catalytic converter mengubah molekul beracun seperti karbon monoksida dan nitrogen oksida berbagai knalpot mobil menjadi molekul berbahaya lebih seperti karbon dioksida dan nitrogen. Mereka menggunakan logam mahal seperti platina, paladium dan rhodium sebagai katalis heterogen. Logam yang disimpan sebagai lapisan tipis ke sarang lebah keramik. Ini memaksimalkan luas permukaan dan menjaga jumlah logam yang digunakan untuk minimum. Mengambil reaksi antara karbon monoksida dan nitrogen monoksida sebagai khas: Pada jenis yang sama cara seperti contoh sebelumnya, karbon monoksida dan nitrogen monoksida akan teradsorpsi pada permukaan katalis, di mana mereka bereaksi. Karbon dioksida dan nitrogen yang kemudian desorbed. Catalytic converter dapat dipengaruhi oleh keracunan katalis. Hal ini terjadi ketika sesuatu yang bukan merupakan bagian dari reaksi menjadi sangat kuat teradsorpsi ke permukaan katalis, mencegah reaktan normal dari mencapai itu. Timbal adalah racun katalis akrab untuk catalytic converters. Ini melapisi sarang lebah dari logam mahal dan berhenti bekerja. Di masa lalu, senyawa timbal yang ditambahkan ke bensin (bensin) untuk membuatnya membakar lebih lancar di mesin. Tapi Anda tidak bisa menggunakan konverter katalitik jika Anda menggunakan bahan bakar bertimbal. Konverter katalitik Jadi tidak hanya membantu menghilangkan gas beracun seperti karbon monoksida dan nitrogen oksida, tetapi juga memaksa penghapusan senyawa timbal beracun dari bensin. Penggunaan vanadium (V) oksida pada Proses Contact Selama Proses kontak untuk pembuatan asam sulfat, belerang dioksida harus diubah menjadi belerang trioksida. Hal ini dilakukan dengan melewatkan belerang dioksida dan oksigen melalui katalis (V) oksida padat vanadium.
	Catatan: persamaan ini ditulis dengan setengah di dalamnya untuk membuat penjelasan di bawah ini lebih rapi. Anda mungkin akrab dengan persamaan ditulis sebagai dua kali ditampilkan, namun versi ini bisa diterima. Hal ini juga ditampilkan sebagai satu arah daripada reaksi reversibel untuk menghindari hal-hal rumit.
Contoh ini sedikit berbeda dari yang sebelumnya karena gas sebenarnya bereaksi dengan permukaan katalis, sementara mengubahnya. Ini adalah contoh yang baik dari kemampuan logam transisi dan senyawa mereka untuk bertindak sebagai katalis karena kemampuan mereka untuk mengubah tingkat oksidasi mereka.
	Catatan: Jika Anda tidak yakin tentang oksidasi , hal ini mungkin berguna untuk mengikuti link ini sebelum Anda melanjutkan. Gunakan tombol BACK pada browser Anda untuk kembali ke halaman ini.
Belerang dioksida dioksidasi menjadi sulfur trioksida oleh oksida (V) vanadium. Dalam prosesnya, vanadium (V) oksida direduksi menjadi vanadium (IV) oksida. Vanadium (IV) oksida kemudian kembali dioksidasi oleh oksigen. Ini adalah contoh yang baik dari cara bahwa katalis dapat diubah selama reaksi. Pada akhir reaksi, meskipun, itu akan secara kimia sama seperti itu dimulai.
	Catatan: Jika Anda ingin lebih detail tentang Proses Contact , Anda akan menemukan deskripsi lengkap dari kondisi yang digunakan dan alasan bagi mereka dengan mengikuti link ini.
Homogen katalisis Ini memiliki katalis dalam fase yang sama dengan reaktan. Biasanya semuanya akan hadir sebagai gas atau terkandung dalam fase cair tunggal. Contoh berisi salah satu dari masing-masing. . . Contoh katalisis homogen Reaksi antara ion persulfat dan ion iodida Ini adalah reaksi solusi yang Anda mungkin hanya memenuhi dalam konteks katalisis, tetapi merupakan contoh indah! Persulfat ion (ion peroxodisulphate), S 2 O 8 2 -, adalah agen pengoksidasi yang sangat kuat. Ion iodida sangat mudah dioksidasi menjadi iodin. Namun reaksi antara mereka dalam larutan dalam air sangat lambat. Jika Anda melihat persamaan, mudah untuk melihat mengapa itu adalah: Reaksi perlu tabrakan antara dua ion negatif. Tolakan akan mendapatkan serius di jalan itu! Reaksi dikatalisis menghindari masalah itu sepenuhnya. Katalis dapat berupa besi (II) atau (III) ion besi yang ditambahkan ke larutan yang sama. Ini adalah satu lagi contoh yang baik dari penggunaan senyawa logam transisi sebagai katalis karena kemampuan mereka untuk mengubah tingkat oksidasi. Demi argumen, kita akan menjadi katalis besi (II). Seperti yang akan Anda lihat segera, itu tidak benar-benar peduli apakah Anda menggunakan besi (II) atau (III) ion besi. Ion-ion persulfat mengoksidasi besi (II) menjadi besi (III) ion. Dalam proses ini ion persulfat direduksi menjadi ion sulfat. Besi (III) ion kuat agen pengoksidasi yang cukup untuk mengoksidasi ion iodida menjadi iodin. Dalam prosesnya, mereka mengurangi kembali ke besi (II) lagi. Kedua tahap ini individu dalam keseluruhan reaksi melibatkan tumbukan antara ion positif dan negatif. Ini akan jauh lebih mungkin berhasil dari tabrakan antara dua ion negatif dalam reaksi esterifikasi tanpa katalis. Apa yang terjadi jika Anda menggunakan besi (III) ion sebagai katalis bukan (II) ion besi? Reaksi hanya terjadi dalam urutan yang berbeda. Kerusakan ozon atmosfer Ini adalah contoh yang baik katalisis homogen dimana semuanya hadir sebagai gas. Ozon, O 3, terus-menerus terbentuk dan dipecah lagi dalam suasana tinggi oleh aksi sinar ultraviolet. Molekul oksigen biasa menyerap sinar ultraviolet dan istirahat menjadi atom oksigen individu. Ini memiliki elektron tidak berpasangan, dan dikenal sebagai radikal bebas. Mereka sangat reaktif. Radikal oksigen kemudian dapat menggabungkan dengan molekul oksigen biasa untuk membuat ozon. Ozon juga dapat dibagi lagi menjadi oksigen biasa dan oksigen radikal dengan menyerap sinar ultraviolet. Ini pembentukan dan putus ozon yang terjadi sepanjang waktu. Secara keseluruhan, reaksi menghentikan banyak radiasi ultraviolet yang berbahaya menembus atmosfer untuk mencapai permukaan Bumi. Reaksi katalitik kita tertarik menghancurkan ozon dan berhenti itu menyerap UV dengan cara ini. Chlorofluorocarbon (CFC) seperti CF 2 Cl 2, misalnya, digunakan secara luas dalam aerosol dan sebagai refrigeran. Rincian lambat mereka di atmosfer menghasilkan atom klorin - radikal bebas klorin. Ini mengkatalisis penghancuran ozon. Hal ini terjadi dalam dua tahap. Pada bagian pertama, ozon rusak dan bebas baru yang radikal dihasilkan. Katalis radikal klorin dibuat ulang oleh reaksi kedua. Hal ini dapat terjadi dengan dua cara tergantung pada apakah radikal CLO hits molekul ozon atau oksigen radikal. Jika hits oksigen radikal (dihasilkan dari salah satu reaksi kita telah melihat sebelumnya): Atau jika hits molekul ozon: Karena radikal klorin yang terus diperbaharui, masing-masing dapat merusak ribuan molekul ozon.
	Catatan: Jika Anda seorang Inggris Seorang mahasiswa tingkat besar kemungkinan bahwa Anda hanya akan ingin salah satu dari dua persamaan terakhir tergantung pada apa silabus mengatakan. Sayangnya, pada saat penulisan, berbeda tingkat A silabus yang mengutip persamaan akhir yang berbeda. Anda perlu memeriksa silabus Anda saat ini. Jika Anda tidak memiliki salinan Anda silabus , ikuti link ini untuk mengetahui bagaimana untuk mendapatkan satu.
Autocatalysis Oksidasi asam ethanedioic oleh manganat (VII) ion Dalam autocatalysis, reaksi ini dikatalisis oleh salah satu produknya. Salah satu contoh sederhana dari hal ini adalah dalam oksidasi larutan asam ethanedioic (asam oksalat) dengan larutan diasamkan dari kalium manganat (VII) (kalium permanganat). Reaksi sangat lambat pada suhu kamar. Hal ini digunakan sebagai titrasi untuk mencari konsentrasi larutan kalium manganat (VII) dan biasanya dilakukan pada suhu sekitar 60 ° C Meskipun demikian, sangat lambat untuk memulai dengan. Reaksi ini dikatalisis oleh mangan (II). Ada jelas tidak ada yang hadir sebelum reaksi dimulai, dan sehingga dimulai sangat lambat pada suhu kamar. Namun, jika Anda melihat persamaan, Anda akan menemukan mangan (II) antara produk. Katalis Semakin banyak diproduksi sebagai hasil reaksi dan reaksi mempercepat. Anda dapat mengukur efek ini dengan memplot konsentrasi suatu reaktan seiring waktu. Anda mendapatkan grafik cukup berbeda dengan kurva normal untuk tingkat reaksi. Kebanyakan reaksi memberikan kurva tingkat yang terlihat seperti ini: Konsentrasi yang tinggi di awal dan karena itu reaksi cepat - yang ditunjukkan oleh penurunan cepat dalam konsentrasi reaktan. Sebagai sesuatu terbiasa naik, reaksi melambat dan akhirnya berhenti sebagai satu atau lebih reaktan benar-benar habis. Contoh autocatalysis memberikan kurva seperti ini: Anda dapat melihat reaksi (esterifikasi tanpa katalis) lambat di awal. Sebagai katalis mulai terbentuk dalam campuran, reaksi mempercepat - semakin cepat dan lebih cepat sebagai katalis semakin banyak terbentuk. Akhirnya, tentu saja, tingkat jatuh lagi sebagai hal yang bisa digunakan. Peringatan! Jangan berasumsi bahwa kurva laju yang terlihat seperti ini selalu menunjukkan contoh autocatalysis. Ada efek lain yang mungkin menghasilkan grafik yang sama. Misalnya, jika reaksi yang terlibat padat bereaksi dengan cairan, mungkin ada semacam lapisan permukaan pada cairan padat yang harus menembus sebelum reaksi yang diharapkan bisa terjadi. Kemungkinan yang lebih umum adalah bahwa Anda memiliki reaksi sangat eksotermis dan tidak mengontrol suhu dengan benar. Panas berevolusi selama reaksi mempercepat reaksi ke atas