淺淡催化劑

陸天紅

【摘要】催化反應(yīng)無論在工業(yè)生產(chǎn)上還是在科學(xué)實驗中均應(yīng)用非常廣泛，在中學(xué)化學(xué)中常常接觸到催化反應(yīng)和催化劑，但由于在教材中介紹得比較少，許多學(xué)生對催化劑的認(rèn)識比較模糊，和其它反應(yīng)容易混淆，甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤，為了在教學(xué)過程中準(zhǔn)確無誤的講授和應(yīng)用催化劑，現(xiàn)從分類、原理、特點等幾個方面加以闡述。

【關(guān)鍵詞】催化劑；催化作用

1、催化劑的定義和分類

凡能改變化學(xué)反應(yīng)速率而本身的性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后都沒有改變的物質(zhì)叫催化劑。催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率的作用叫催化作用。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的加快或減慢，把催化劑分為正催化劑（加快的）通常也叫催化劑和負(fù)催化劑（減慢的）也叫阻催化劑；也根據(jù)反應(yīng)物和催化劑的狀態(tài)分為均相催化、多相催化、酶催化等。化學(xué)反應(yīng)速度的快慢，一方面取決于參加反應(yīng)物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)；另一方面也取決于反應(yīng)的外界條件：溫度、壓力的控制及催化劑的選擇是否恰當(dāng)。催化劑的催化作用是化學(xué)反應(yīng)中一個十分復(fù)雜的問題，而這個問題至今仍是人們尚未十分清楚的。

2、催化劑的催化原理

部分學(xué)生往往認(rèn)為催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量無變化是因為它沒有參加化學(xué)反應(yīng)，許多實驗測定指出催化劑之所以能加快化學(xué)反應(yīng)速率是因為它參與了反應(yīng)過程，改變了原來的反應(yīng)途徑，降低了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)加快。例如：反應(yīng)：A+B—AB活化能為Ea，加入催化劑后的反應(yīng)為A+K—AK，活化能為Ea1，AK+B-------AB+K（K為催化劑）活化能為Ea2；Ea1，Ea2均小于Ea，所以化學(xué)反應(yīng)速率加快，其途徑可用下圖表示：

（由于Ea1和Ea2都比EA小得多，在同樣的溫度下能夠發(fā)生有效撞碰撞的活化分子數(shù)目當(dāng)然就會多得多，從而使反應(yīng)速率大大加快。）

3、催化反應(yīng)和催化劑的特點

（1）、催化劑在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)不變，物理性質(zhì)有所改變。

（2）、催化劑不影響化學(xué)平衡，不改變平衡狀態(tài)，通過改變反應(yīng)途徑以縮短達(dá)到平衡的時間這是因為：a、它不改變反應(yīng)始終態(tài)的反應(yīng)熱。b、它不改變平衡常數(shù)。c、它能同等程度的加快正逆反應(yīng)速率，在一定條件下正反應(yīng)的優(yōu)良催化劑必然是逆反應(yīng)的優(yōu)良催化劑。例如：合成氨用的鐵催化劑也是氨分解反應(yīng)的催化劑。

（3）、只能對熱力學(xué)上可能發(fā)生的反應(yīng)起作用，熱力學(xué)上不可能發(fā)生的反應(yīng)，催化劑對它并不起作用。催化劑不能改變在事實上不能發(fā)生的反應(yīng)，也就是說催化劑在反應(yīng)中沒有“起死回生”術(shù)。

（4）、催化劑有特殊的選擇性和專一性，也就是說，不同的反應(yīng)要選擇不同的催化劑，例如：乙醛的氧化反應(yīng)和脫氫反應(yīng)的催化劑是不同的；對同樣的反應(yīng)，如果催化劑不同，產(chǎn)物也是不同的。

（5）、只有在特定的條件下催化劑才能表現(xiàn)活性，否則將失去活性，或發(fā)生催化劑中毒。某些物質(zhì)能使催化劑發(fā)生“中毒”，而失去特性，例如：氮氣和氫氣反應(yīng)用的鐵催化劑，遇到一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等氣體會使催化劑中毒。

（6）、催化作用實際上是一種很普遍的化學(xué)現(xiàn)象。有時某些偶然因素，如雜質(zhì)的存在、容器的表面，甚至某些反應(yīng)的生成物都可能對反應(yīng)有催化作用，例如把雙氧水放在玻璃瓶中，它就很快分解，而放到塑料瓶中分解速率就會大大減慢，這說明玻璃對雙氧水的分解有催化作用。

通過以上分析，較全面的闡述了催化反應(yīng)與其它反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系，希望在中學(xué)教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)中有所裨益。

參考文獻(xiàn)：

[1]《物理化學(xué)》下冊，傅獻(xiàn)彩等編，-4版。-北京：高等出版社，1990，10。