Pytanie 1
Opisać reakcje katalizowane, podać sposób dzialania katalizatora
Katalizator - substancja, która powoduje wzrost szybkości reakcji
Sposób działania katalizatora
Działanie katalizatora można wyjaśnić na podstawie nastepującej reakcji
A + K = AK (etap I)
AK + B = AB + K (etap II)
A,B-substraty reakcji
AK - przejściowy kompleks z katalizatorem
AB - produkt reakcji
Katalizator pozostaje w niezmienionej ilości i formie po reakcji, zachowuje stały skład chemiczny i nie wchodzi w skład końcowy produktów reakcji
Energia aktywacji każdego z dwóch etapów, jak również energia całkowitego procesu, są niższe niż Ea reakcji zachodzącej bez udziału katalizatora.
Rozrózniamy:
Katalizę homogeniczną - katalizator i substraty reakcji wystepują w tej samej fazie (tworzą jedną fazę)
Katalizę heterogeniczną - gdy katalizator wystepuje w odrębnej fazie niż substraty lub tworzy kilka innych faz.
Przykładem katalizy homogenicznej jest kataliza kwasowo-zasadowa wystepująca w roztworach rozpuszczalników protonowanych tak jak np. woda, amoniak, fluorowodór. Reakcja jest wówczas katalizowana przez wszystkie obecne w układzie substancje, które są donorami i akceptorami protonów, tzn. przez wszystkie kwasy i zasady Bronsteda.
Jeżeli działanie katalityczne jest uwarunkowane obecnością jonów wodorowych i wodorotlenkowych mówimy wówczas o specyficznej katalizie lub specyficznej katalizie zasadowej.
Jeżeli o efekcie katalitycznym decyduja inne kwasy i zasady Bronsteda niż H+ to mamy wówczas przypadek ogólnej katalizy kwasowej lub ogólnej katalizy zasadowej. Katalityczne działanie kwasu zależy od łatwości odszczepienia protonu, czyli od stałej dysocjacji Ka, natomiast nie zależy od rodzaju kwasu. Potwierdza to równanie:
Lgk' = a+blgKa
W pewnych przypadkach, na szybkość reakcji chemicznych może wpływać jeden z produktów reakcji działający jako katalizator. Takie zjawisko nazywa się autokatalizą, a produkt reakcji - autokataliza torem.
Np. W czasie przebiegu reakcji jodowania acetonu dodaje się na początku niewielką ilość HCl o znanym stężeniu. Reakcje katalizuja jony H+ będące również produktem tej reakcji, a pochodzące z powstającego HI automatyczne działanie produktu reakcji P można wyjaśnić rozpatrując prosta reakcję autokatalityczną:
A--------- P + K (nad strzałka jest k)