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催化

1835
  • Jöns Jacob Berzelius
化学家在历史悠久的实验室环境中进行催化实验。.

(图片仅供参考)

催化作用是通过添加一种称为催化剂的物质来提高化学反应速率的过程。催化剂在反应中不被消耗,保持不变。催化剂的作用是提供活化能([latex]E_a[/latex])较低的替代反应途径,从而在不改变整体热力学([latex]\Delta H[/latex])的情况下加速正向和逆向反应。.

催化的基本原理在于它能够在不影响热力学的情况下改变化学反应的动力学。催化剂引入了一种新的反应机理,通常涉及一个或多个中间步骤。对于 A + B → C 的反应,催化剂 C’ 可能会参与如下反应:A + C’ → AC’,然后 AC’ + B → C + C’。催化剂 C’ 在过程结束时再生。与未催化反应相比,这种替代途径的过渡态能量较低。阿伦尼乌斯方程 [latex]k = Ae^{-E_a/(RT)}[/latex] 表明,较低的活化能([latex]E_a[/latex])会导致反应速率常数(k)呈指数增长。重要的是,催化剂不会改变反应的吉布斯自由能变化([latex]\Delta G[/latex])或平衡常数([latex]K_{eq}[/latex])。它只影响达到平衡的速度。1835 年,约恩斯-雅各布-贝泽柳斯首次正式描述了这一概念,他观察到某些物质可以加速反应而不被消耗,并从希腊语中创造了 “催化 ”一词,意为 “溶解 ”或 “分解”。.

这一原理可以通过反应坐标图直观地展现出来,其中催化途径的能量峰(过渡态)低于非催化途径。虽然反应物和产物之间的总能量差保持不变,但需要克服的能垒显著降低。这使得更大比例的反应物分子在碰撞时拥有足够的能量进行反应,从而在给定温度下实现更快的反应速率。

UNESCO Nomenclature: 2202
- 物理化学

类型

化学过程

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 哲人石的炼金术概念
  • 路易斯·巴斯德对发酵的观察
  • 汉弗莱-戴维研究铂金对气体燃烧的影响
  • 卡尔·威廉·舍勒 (Carl Wilhelm Scheele) 发现氯,后来氯被用于催化反应

应用程序

  • 工业化学合成(例如氨、硫酸)
  • 石油精炼
  • 聚合物生产
  • 污染控制(催化转化器)
  • 医药制造

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容: 催化 催化剂 活化能 反应速率 化学动力学 热力学 反应途径 约恩斯-雅各布-贝泽留斯 平衡 过渡状态.

历史背景

催化

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1835
1838
1841
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1831
1833
1834
1836
1839-01-01
1842
1847

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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