元素百科资讯频道:催化是自然界中普遍存在的重要现象,催化作用几乎遍及化学反应的整个领域。催化剂作为整个化学领域中最具代表性的化学物质之一,有着举足轻重的地位。想要更好的了解催化剂,还是要先了解一下催化剂的原理及催化剂的作用。
催化剂的原理
降低活化能
在催化反应过程中,至少必须有一种反应物分子与催化剂发生了某种形式的化学作用。由于催化剂的介入,化学反应改变了进行途径,而新的反应途径需要的活化能较低,这就是催化得以提高化学反应速率的原因。例如,化学反应A+B─→AB,所需活化能为E,在催化剂C参与下,反应按以下两步进行:
A+C─→AC,所需活化能为E1。
AC+B─→AB+C,所需活化能为E2。
E1、E2都小于E。催化剂C只是暂时介入了化学反应,反应结束后,催化剂C即行再生。按阿伦尼乌斯方程k=Ae-E/RT(式中k为温度T时的反应速度常数;A为指前因子,也称为阿伦尼乌斯常数,单位与k相同;R为气体常数,kJ/mol·K;T为热力学温度,K;E为活化能,kJ/mol),以反应速率常数k表示的反应速率主要决定于反应活化能E,若催化使反应活化能降低ΔE,则反应速率即提高e-ΔE/RT倍。催化反应一般能降低活化能约41.82 kJ/mol,若反应在300K下进行,则反应速率可增加约1.7×10倍。
催化剂作用
由于催化剂的介入而加速或减缓化学反应速率的现象称为催化作用。在催化反应中,催化剂与反应物发生化学作用,改变了反应途径,从而降低了反应的活化能,这是催化剂得以提高反应速率的原因。
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