催化剂及催化作用解析

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　　【摘要】催化剂能够改变化学反应速度，而其本身的质量、组成和化学性质在反应前后保持不变。催化剂或参与了化学反应，改变了反应途径，降低了反应的活化能；或跟反应物形成了很容易分解的"中间产物"；或产生吸附作用；从而改变化学反应速度。
　　【关键词】理解；催化剂；催化作用
　　
　　能够改变反应速度，而其本身的质量、组成和化学性质在反应前后保持不变的物质叫做催化剂（工业上叫做触媒）。凡能加快反应速度的催化剂叫做正催化剂。例如在实验室中通过加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气，其中的二氧化锰可以加快反应速度。使反应速度减慢的催化剂叫做负催化剂（又称为阻化剂）。例如六次甲基四胺(CH2)6N4可以延缓铁的锈蚀，稀酸可以降低过氧化氢的分解速度，食用油中加入0.01%~0.02%的没食子酸正丙酯，能有效地减慢油脂的酸败。如上，六次甲基四胺、稀酸和没食子酸正丙酯就是这些变化过程的负催化剂。我们通常所说的催化剂，指的都是正催化剂。
　　催化剂为什么能加快反应速度呢？经研究得知，催化剂参与了化学反应，改变了反应途径，降低了反应的活化能，从而使活化分子的百分数增加，反应速度加快。例如反应：
　　 A + B → AB
　　在无催化剂存在时，反应是按图3-5中途径Ⅰ进行的，活化能为Ea。当有催化剂K存在时，改变了反应途径：
　　A + K → AK
　　AK + B → AB + K
　　反应是按图3-5中途径Ⅱ进行的，活化能分别为E1和E2。从图中可见，E1和E2均小于Ea，所以反应速度加快。
　　
　　有些催化剂是跟反应物形成了很容易分解的"中间产物"，分解时催化剂恢复了原来的化学组成，原反应物就变成了生成物。有些催化剂是由于吸附作用，吸附作用仅能在催化剂表面最活泼的，叫做活动中心的区域进行。活泼中心的区域越大，催化剂的活性越强。
　　催化剂改变化学反应速度的作用，叫做催化作用。催化作用具有下述几个基本特征：
　　1、对于可逆反应来说，催化剂同等程度的改变正逆反应速度，缩短到达平衡的时间，而不能改变平衡状态。
　　2、催化剂只能改变反应的途径，而不能改变反应的方向。即热力学上的非自发反应，使用任何催化剂都不能使它变为自发。
　　3、催化剂具有特殊的选择性。所谓选择性，一方面是指一种催化剂，只能对某一特定反应或某一类型的反应起催化作用。例如五氧化二钒对二氧化硫的氧化反应有催化作用，而对合成氨的反应就没有催化作用。镍对有机物脱氢反应有催化作用，而对其它类型的反应如氧化反应就没有催化作用。另一方面是指同样的反应物，使用不同的催化剂，可以发生不同的反应。例如乙醇蒸汽的分解反应：
　　
　　因此在工业生产上常利用催化剂的选择性使化学反应朝着我们所希望的方向进行。
　　催化剂对化学反应速度影响很大，有的催化剂可以使化学反应速度加快到几百倍以上。在催化反应里人们往往加入催化剂以外的另一种物质，以增强催化剂的催化作用。这种物质叫做助催化剂。助催化剂在化学工业上极为重要。例如，在合成氨的铁催化剂里，加入少量的铝和钾的氧化物作为助催化剂，可以大大提高催化剂的催化作用。
　　酶是动植物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质，旧称酵素。酶的催化作用同样具有选择性。生物体内的化学反应几乎都是在酶的催化作用下进行的。例如淀粉酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖，蛋白酶催化蛋白质水解成肽等。酶在生理学、医学、农业、工业等方面都有重大意义。
　　
　　【参考文献】
　　［１］．高中化学教材《化学》，人民教育出版社，1995年4月。
　　作者简介：田优美，女，河北遵化市人，本科，中学二级教师

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