探究催化剂在化学反应中的作用

来源 :速读·上旬 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ankang1989
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  100多年前的一天,瑞典化学家贝采里乌斯在化学实验室忙碌地进行着实验,傍晚,他的妻子玛利亚准备了酒菜宴请亲友,祝贺她的生日。贝采里乌斯沉浸在实验中,把这件事全忘了,直到玛丽亚把他从实验室拉出来,他才恍然大悟,匆忙地赶回家。一进屋,客人们纷纷举杯向他祝贺,他顾不上洗手就接过一杯蜜桃酒一饮而尽。当他自己斟满第二杯酒干杯时,却皱起眉头喊道:“玛利亚,你怎么把醋拿给我喝!”玛利亚和客人都愣住了。玛丽亚仔细瞧着那瓶子,还倒出一杯来品尝,一点儿都没错,确实是香醇的蜜桃酒啊!贝采里乌斯随手把自己倒的那杯酒递过去,玛丽亚喝了一口,几乎全吐了出来,也说:“甜酒怎么一下子变成醋酸啦?”客人们纷纷凑近来,观察着,猜测着这“神杯”发生的怪事。
  贝采里乌斯发现,原来酒杯里有少量黑色粉末。他瞧瞧自己的手,发现手上沾满了在实验室研磨白金时给沾上的铂黑。他兴奋地把那杯酸酒一饮而尽。原来,把酒变成醋酸的魔力是来源于白金粉末,是它加快了乙醇(酒精)和空气中的氧气发生化学反应,生成了醋酸。后来,人们把这一作用叫做触媒作用或催化作用,希腊语的意思是“解去束缚”。
  1836年,贝采里乌斯首次提出化学反应中使用的“催化”与“催化剂”概念。
  催化剂的应用具有加速化学反应、提高化学反应效益等作用,极大的方便了人类利用化学反应进行生产的目的。随着人们对化学反应和催化剂应用研究的不断深入和扩展,化工生产将为人类社会创造更多的财富,实现无污染、无公害的为人类社会的发展服务。
  一、影响化学反应速率的因素
  化学反应是一个复杂的过程,在反应过程中容易受到不同因素的影响。
  1.压强
  对于有气体参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,即体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增多,反应速率加快;反之则减小。若体积不变,加压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就不变。因为浓度不变,单位体积内活化分子数就不变。但在体积不变的情况下,加入反应物,同样是加压,增加反应物浓度,速率也会增加。
  2.温度
  只要升高温度,反应物分子获得能量,使一部分原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,故反应速率加大(主要原因)。当然,由于温度升高,使分子运动速率加快,单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快(次要原因)
  3.催化剂
  使用正催化剂能够降低反应所需的能量,使更多的反应物分子成为活化分子,大大提高了单位体积内反应物分子的百分数,从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之。
  4.浓度
  当其它条件一致下,增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目,从而增加有效碰撞,反应速率增加,但活化分子百分数是不变的。
  5.其他因素
  增大一定量固体的表面积(如粉碎),可增大反应速率,光照一般也可增大某些反应的速率;此外,超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响。
  二、化学反应中催化剂的作用
  1.催化剂的类型
  催化剂种类繁多,按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂,均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等;按照反应类型又分为聚合、缩聚、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等催化剂;按照作用大小还分为主催化剂和助催化剂。
  2.催化剂的作用
  在现代工业生产中,催化剂起到了巨大的作用,促进了工业的发展和工业生产的效率,催化剂的研究和使用时当今世界热点,据统计有80%以上的工业生产化学反应都会用到催化剂。
  (1)催化剂的使用降低了工业生产的成本。一方面,催化剂的使用使工业生产中的化学反应更为充分,降低了工业生产的原料损耗,提高了生产效率。另一方面催化剂加快了化学反应的速度,提高了单位时间内工业生产的生产量,节约了人力等成本,使企业在同一时间内生产了更多的产品,节约了生产消耗。此外,一些催化剂的应用简化了所需产品的加工工艺,使人类通过廉价的手段提取了高效益的能源、产品,创造了极大的社会效益。
  (2)催化剂的使用提高了企业的生产能力。如在工业合成氨的过程中,使用催化剂使合成氨的化学反应速率提升了上万亿被,大大的提高了企业的生产能力,为企业创造了更多的经济价值和社会效益。
  (3)催化剂能控制化学反应生成的产物。如在乙烯与氧气的反应中,使用PdCl-CuCl2做催化剂可以生成乙醛;而使用银作催化剂则会生成环氧乙烷。因此,生产中可以通过催化剂控制化学反应的生成产物,获取生产所想要得到的新物质。此外,对于复杂反应,催化剂可以有效的加快主反应的反应速率,对副反应起到一定的拟制作用,提高了生产中所需产物的收率。
  (4)催化剂改善了化学反应的条件。如一些反应本身要在高温下进行,才能确保反应和反应速率化学反应,加入催化剂后可在常温下进行并确保反应的速率;又如一些反应对设备的腐蚀性严重,采用催化剂后可改变发生的化学反应,降低了反应过程中对设备的腐蚀,并确保了生产的顺利进行。
  (5)催化剂的使用使更多的化学反应得以实现,拓展了工业生产中化学反应的原料来源,为企业的生产发掘出更多的资源。
  (6)催化剂拟制了一些化工生产中危害物品的生成,降低了化学反应对环境的污染。如工业生产邻苯二酚过程中,采用酶E.Coli做催化剂,使产物的生成定向为邻苯二酚,避免了化学反应生产过程中的副产品的产生和废弃物的生成,有效的保护了环境。
  三、化学反应和催化剂应用的研究趋向
  化学反应对人类的贡献有目共睹,但化学反应造成的环境污染等负面影响也是不能小觑。早在二十世纪时人们就提出了绿色化工,随着人类对化学反应及催化剂使用研究的深入,人类已掌握了很多提高化学反应效率,减少环境污染的措施,并将其运用到工业化工生产中,实现了化学反应对人类的无害服务。同时,人们利用化学反应不断的开发新的能源,如在催化剂作用下将煤炭资源转化为液体燃料,增强了能源的利用效率,还降低了煤炭不充分燃烧所带来的环境污染问题。因此,未来化学反应与催化剂应用的研究方向就是绿色化工、能源化工。
  随着科技的发展,人类必将实现化学反应的无公害、无污染,并充分的利用催化剂等手段,拓展人类对能源原料的需求,进一步促进人类文明的发展。
其他文献
计算机技术的不断发展促使现代人们工作、学习以及生活方式发生巨大转变,且随着计算机软件功能的不断强化,使得计算机软件广泛应用于各个领域中.但是在计算机软件应用过程中,
摘 要:基于工作过程导向的任务驱动法是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法即教师按照企业工作岗位要求将教学内容整合、分解为多个具体的任务,学生在教师的帮助下,通过自主探索与互助学习,循序渐进地完成工作任务。本文将以会计专业的《会计基础》课程为例阐述该方法的应用。  关键词:工作过程;任务驱动;会计基础  近年来,随着国家大力发展职业教育,各大职业院校纷纷开设五年一贯制等多种形式的职业教育,加
摘 要:体育游戏在小学体育教学中一直起着十分显著的作用,它占据着重要的地位,合理地运用体育游戏进行教学,可丰富教学形式,从而调动学生的学习热情,让学生能够在轻松愉悦的课堂氛围之下学习,获得较好的教学效果。本文就体育游戏在体育教学中的运用及注意事项做了探讨,希望对小学体育教学的开展提供一些借鉴。  关键词:体育游戏;小学;体育教学;运用  小学阶段儿童身体心理都处于人的最初成长时期,在身体上这个阶段
提到教会管理,就必须联系到制定相应的管理制度,很多人不反对进行教会管理,却对制定管理制度持消极态度,他们的理由是:“教会是属神的,不能用人的制度进行管理.”这种认识导
期刊
初中思想品德课的任务,不仅是教给学生认识并完善自我,努力战胜自我;积极与他人和谐交往、相处,热情为他人服务;正确认识和适应社会,勇于承担社会责任;知晓国情,爱我中华,报效祖国等基本知识,增强其认识和分析问题的能力,更重要的是提高学生的思想觉悟水平和人格情操。因此,我在教学中竭力以情感化,导之以行。  一、关爱学生,以情感人  在教学过程中,师生间的合作是极为重要的,教师不应以教导者的身份居高临下地
据梅州日报报道,家住五华华城镇维新村的67岁普通农民周汉高,从1987年我国福利彩票发行第一期奖券时就开始购彩,24年来从不间断。在周汉高家中,一个大纸箱里塞满了颜色各异的彩券 (奖券),重达几十斤。彩票的票面样式从早期的有奖奖券到目前的电脑票一应俱全。  1987年9月,周汉高在报纸上看到一条消息:“我国民政部门发行的第一批社会福利有奖募捐奖券已在广东上市,每张面值为0.5元,头奖奖金5万元”。
钢琴即兴伴奏是音乐教师在进行实践教学中的重要环节,对于学生的音乐学习有重要的指导和辅助作用.然而,实际教学中,存在相当一部分教师钢琴即兴伴奏技巧单调落后,对学生的音
苏霍姆林斯基的《怎样培养真正的人》中有这样一段话:在每个孩子心中最隐秘的一角,都有一根独特的琴弦,拨动它就会发出特有的音响,要使孩子的心同你讲的话发生共鸣,你自身就需要同孩子的心弦对准音调。作为一名班主任,如何能让几十个个性迥异的学生个体联合成一个有机整体,并产生强大的合力呢?靠的是教师的爱心,靠的是班级文化。班级文化是“班级群体文化”的简称。作为社会群体的班级所有或部分成员共有的信念、价值观、态
摘 要:作为中国化理论及马克思主义理论的重要教育阶段,高中阶段的思想政治学习不但有利于高中生思想政治觉悟和思想道德修养的提高以及综合素质的提升,还有助于学生形成正确的价值观、人生观和世界观,历经教育学习改革之后,思想政治在高中学习中的地位日渐提高。作为思想政治学习中的重要组成部分,时事政治在思想政治学习中起到激发学生学习兴趣、丰富和补充学习内容的作用。本文就高中阶段时事政治在思想政治学习中的运用展
随着社会的发展变化和新知识,新思想的积累,就会产生新的观念.设计师应该关心在建筑室外空间活动的人们,并充分理解与公共空间中的交往活动密切相关的各种质量.公共空间设计