Kamila Piotrowska
I IRM gr. B
„ KATALIZA I KATALIZATORY ”
Kataliza jest to zmiana szybkości reakcji chemicznych pod wpływem katalizatorów czyli substancji, które zwiększają lub zmniejszają szybkość reakcji , a same pozostają po reakcji nie zmienione. Fakt występowania katalizy ma podstawowe znaczenie w prowadzeniu reakcji chemicznych nie tylko w laboratorium, ale przede wszystkim w przemyśle. Reakcje katalityczne są stosowane w produkcji kwasu siarkowego, paliw syntetycznych, kauczuku syntetycznego, wielu mas plastycznych, w uwodornianiu tłuszczów i w wielu innych przypadkach. Rozróżniamy katalizę jednofazową(homogeniczną), gdy katalizator i układ reagujący tworzą jedną fazę oraz katalizę wielofazową(hete-
-rogeniczną),gdy katalizator tworzy odrębną fazę. Najczęściej w tym przypadku katalizatorem jest faza stała, a ściślej jej powierzchnia. Katalizę tego typu nazywamy katalizą kontaktową, a katalizator - kontaktem. Przykładem katalizy kontaktowej jest synteza amoniaku z wodoru i azotu. Katalizatorem tej reakcji jest metaliczne żelazo. Szczególnym przypadkiem katalizy jest autokataliza, kiedy to jeden z reagentów reakcji jest jej katalizatorem.
Doświadczenie 1
Do dwóch probówek wlewamy po 1/5 objętości roztworu H SO i dodajemy po pkilka kropli roztworu manganianu (VII) potasu. Do jednej probówki dodajemy dwie krople roztworu azotanu (V) potasu. Następnie do obu probówek wrzucamy jednocześnie po jednej granulce Zn.
Zauważyliśmy, że w probówce do której dodaliśmy dwie krople azotanu (V) potasu reakcja zaszła szybciej i roztwór odbarwił się w krótszym czasie. Widząc że reakcja między azotanem (V) potasu, a manganianem (VII) potasu nie zachodzi, możemy wywnioskować, że azotan potasu jest w środowisku reakcji katalizatorem i przyspiesza szybkość reakcji
Zn + H SO ZnSO + H
2 MnO + 5 H + 6 H 2 Mn + 8 H O
H - 2e 2 H
Mn + 5e Mn
Doświadczenie 2
Do dwóch probówek wprowadzamy po 1/5 objętości tiocyjanianu potasu, po trzy krople roztworu chlorku żelaza (III) oraz do jednej z nich dodajemy dwie krople roztworu siarczanu (VI) miedzi (II). Następnie do obu probówek dodajemy po 3 cm roztworu tiosiarczanu (VI) sodu.
W probówce do której dodaliśmy siarczan (VI) miedzi (II) reakcja, czyli odbarwienie roztworu, zaszła bardzo szybko. W drugiej probówce reakcja też zaszła, ale dopiero po dłuższym upływie czasu. Wnioskujemy, że siarczan (VI) miedzi (II) jest katalizatorem i przyspiesza zajście reakcji
FeCl + Na S O Fe + S O
Fe + S O Fe + S O
Doświadczenie 3
W moździerzu mieszamy pół mikrołopatki pyłu glinowego i półtorej mikroło-
patki jodu sublimowanego. Powstałą mieszaninę energicznie mieszamy. Później dodajemy jedną kroplę wody.
Reakcja przebiega gwałtownie. Następuje spalenie i wydzielenie się obfitego różowego dymu. Jest to reakcja egzotermiczna czyli z wydzieleniem ciepła.
3 J + 2 Al 2 AlJ
Doświadczenie 4
Do dwóch probówek wlewamy po 1/5 objętości roztworu nadtlenku wodoru. Pierwszą probówkę pozostawiamy jako wzorzec. Do drugiej dodajemy jedną mikrołopatkę tlenku manganu (IV). Do wylotu obu probówek wprowadzamy żarzące się łuczywko.
W drugiej probówce zauważamy ponowne zapalenie się łuczywka. Doświad-
czenie powtarzamy z tlenkiem ołowiu (IV) i 3-5 kroplami roztworu chlorku żelaza (III).
2 H O 2 H O + O
Rozpalenie łuczywka nastąpiło w wyniku wydzielenia się tlenu w probówce, który to rozniecił ogień.
Doświadczenie 5
Do dwóch probówek wprowadzamy po 1 cm roztworu manganianu (VII) potasu
kwasu szczawiowego i kwasu siarkowego (VI). Pierwszą pozostawiamy jako wzorzec, a do drugiej dodajemy 1 cm roztworu siarczanu (VI) manganu (II).
KmnO + H C O + H SO MnSO + K SO + CO + H O
Następuje wydzielenie się CO . MnSO pełnił w reakcji rolę katalizatora. Katalizator dodatni to ten, który przyspiesza reakcję. Katalizator ujemny to katalizator, który spowalnia szybkość reakcji.