Χημεία, Εν.1.Θ6.

Σελίδα 17 από 31

6ο ΘΕΜΑ: Καταλύτες - Κατάλυση

Πείραμα
Ελευθερώστε το Οξυγόνο από τη "φυλακή" του οξυζενέ

ΣΤ. Καταλύτες - Κατάλυση

Είναι γνωστό από τη καθημερινή εμπειρία που έχουμε ότι τα χημικά φαινόμενα δεν ολοκληρώνονται µε την ίδια ταχύτητα. Υπάρχουν χημικές αντιδράσεις, όπως η έκρηξη της νιτρογλυκερίνης οι οποίες ολοκληρώνονται σε κλάσματα του δευτερολέπτου, ενώ άλλες, όπως η αλκοολική ζύμωση που χρειάζονται αρκετό χρόνο για να πραγματοποιηθούν.
Οι καταλύτες είναι σώματα τα οποία βοηθούν μια αργή αντίδραση να πραγματοποιηθεί σε σημαντικά μικρότερο χρόνο. Τα σώματα αυτά προστίθενται σε μικρές ποσότητες στο χώρο αντίδρασης και τροποποιούν τον μηχανισμό της, δίχως θεωρητικά τα ίδια να μεταβάλλονται
Έτσι για παράδειγμα κόκκοι διοξειδίου του μαγγανίου (MnΟ2) όταν προστεθούν σε διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2) βοηθούν στη ταχύτατη διάσπασή του σε νερό και οξυγόνο. Την ίδια διάσπαση βοηθάει και το αίμα συντελώντας έτσι στην απελευθέρωση του μικροβιοκτόνου οξυγόνου. Το χημικό φαινόμενο στο οποίο δρα καταλύτης λέγεται κατάλυση.
Πρέπει να γίνει κατανοητό στο σημείο αυτό, ότι άλλο πράγμα είναι το ποσοστό πραγματοποίησης (απόδοση) μιας αντίδρασης και άλλο πράγμα είναι η ταχύτητά της. Είναι δυνατόν µια αντίδραση να γίνεται σε πολύ μεγάλο ποσοστό, αλλά µε πολύ μικρή ταχύτητα (Όπως η αντίδραση σύνθεσης του νερού από υδρογόνο και οξυγόνο σε συνηθισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας), ή αντίστροφα.

Για να κατανοηθεί γιατί οι καταλύτες αυξάνουν τη ταχύτητα διαφόρων χημικών φαινομένων πρέπει να αναφερθούμε στη διαδικασία πραγματοποίησε ως χημικών φαινομένων. Για να γίνει μια χημική αντίδραση θα πρέπει να σπάσουν κάποιοι χημικοί δεσμοί και να δημιουργηθούν κάποιοι νέοι. Αυτό μπορεί να γίνει µόνο μέσα από συγκρούσεις σωματιδίων (µορίων, ατόμων κλπ). Αλλά δεν αρκεί να συγκρουσθούν δύο σωματίδια μεταξύ τους για να δημιουργηθούν κάποια άλλα. Απ' όλες τις συγκρούσεις που θα γίνουν ένα πολύ μικρό ποσοστό θα οδηγήσει σε δημιουργία νέων σωμάτων (αποτελεσματικές ή ενεργές συγκρούσεις). Για να είναι μια σύγκρουση αποτελεσματική θα πρέπει τα αντιδρώντα σώματα να αποκτήσουν ενέργεια μεγαλύτερη από την αρχική τους, κατά ένα ποσό που λέγεται Ενέργεια Ενεργοποιήσεως. Όσο πιο μεγάλη είναι αυτή η ενέργεια τόσο μικρότερος αριθμός αντιδρώντων μπορεί να την ξεπεράσει, άρα τόσο μικρότερη είναι η ταχύτητα της αντίδρασης. Οι καταλύτες τροποποιώντας τον μηχανισμό της αντίδρασης ελαττώνουν αυτό το ενεργειακό φράγμα, µε αποτέλεσμα, περισσότερα σωματίδια αντιδρώντων να το ξεπερνούν και να σχηματίζουν προϊόντα.

ΣΧΟΛΙΑ

1) Η ενέργεια ενεργοποιήσεως μπορεί να παρομοιαστεί με τα όρια προκρίσεως των αγώνων στίβου. Όσο ψηλότερα είναι, τόσο λιγότεροι αθλητές τα περνούν.

2) Θα μπορούσαμε να πούμε ότι ο καταλύτης αντί να οδηγεί την αντίδραση από την "κορφή του βουνού", την περνά μέσα από το μονοπάτι.