Катализаторы - это невоспетые герои химических реакций, которые движут человеческим обществом. Катализатор - это материал, который ускоряет химические реакции. С помощью катализатора молекулы, для взаимодействия которых могут потребоваться годы, теперь могут сделать это за секунды. Заводы полагаются на катализаторы для производства всего, от пластика до лекарств. Катализаторы помогают перерабатывать нефть и уголь в жидкое топливо. Они являются ключевыми игроками в области экологически чистых технологий. Природные катализаторы в организме, известные как ферменты, даже играют важную роль в пищеварении и многом другом.
Во время любой химической реакции молекулы разрывают химические связи между своими атомами. Атомы также создают новые связи с другими атомами. Это похоже на обмен партнерами в кадрили. Иногда эти партнерские отношения легко разорвать, молекула может обладать определенными свойствами, которые позволяют ей переманивать атомы у другой молекулы. Но в стабильных партнерских отношениях молекулы довольны сами по себе. Оставшись вместе на очень долгое время, некоторые из них могут со временем поменяться партнерами.
Катализаторы делают такое разрушение и восстановление более эффективным. Они делают это за счет снижения энергии активации химической реакции. Энергия активации - это количество энергии, необходимое для протекания химической реакции. Катализатор просто меняет путь к новому химическому партнерству. Он представляет собой аналог шоссе с твердым покрытием для объезда ухабистой грунтовой дороги. Однако катализатор в реакции не расходуется. Подобно ведомому, он побуждает другие молекулы реагировать. Как только они это сделают, он откланяется.
Ферменты - это природные катализаторы биологии. Они играют роль во всем, от копирования генетического материала до расщепления пищи и питательных веществ. Производители часто создают катализаторы для ускорения промышленных процессов.
Одна из технологий, для работы которой нужен катализатор, - это водородный топливный элемент. В этих устройствах газообразный водород (H2) реагирует с газообразным кислородом (O2) с образованием воды (H2O) и электричества. Эти системы можно найти в водородном транспортном средстве, где они вырабатывают электричество для питания двигателя. Топливный элемент должен разделять атомы в молекулах водорода и кислорода, чтобы эти атомы могли перетасоваться для создания новых молекул (воды). Однако без какой-либо помощи эта перетасовка будет происходить очень медленно. Таким образом, топливный элемент использует катализатор - платину - для ускорения этих реакций.
Платина хорошо работает в топливных элементах, потому что она взаимодействует с газами. Поверхность платины притягивает молекулы газа. По сути, он сближает их, так, что стимулирует - ускоряет - их реакцию.
В течение многих лет другие технологии также полагались на платиновые катализаторы. Например, для удаления вредных загрязняющих веществ из выхлопных газов в автомобилях используются каталитические нейтрализаторы.
Но у платины есть и недостатки. Во-первых, это дорого. (Людям нравится использовать его в модных украшениях.) И получить его нелегко.
Некоторые другие катализаторы поднялись до статуса суперзвезд. К ним относятся металлы с химическими свойствами, подобными свойствам платины. Среди них палладий и иридий. Однако, как и платина, они дороги, и их трудно достать. Вот почему ведется охота за менее дорогостоящими катализаторами .
Некоторые ученые думают, что молекулы углерода могут заменить платину. Они, безусловно, были бы менее дорогостоящими и их было бы легко найти. Другой вариант - использовать ферменты, аналогичные тем, которые содержатся в живых существах.
Ставьте лайки, делайте репосты и не забывайте заземлять!
Подписывайтесь на наш канал!
Всем читателям нашего блога - Скидка в нашем интернет-магазине на приборы, которые пригодятся в лаборатории, и любую другую продукцию по промокоду ZENPROFIT