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催化剂对反应速率影响
催化剂对反应速率影响
催化剂对反应速率影响
现象和解释
实验显示：加入MnO2粉末的试管中过氧化氢的分解速率明显加快，二氧化锰是一种催化剂。
2H2O2
2H2O + O2↑
催化剂对反应速率影响
定义
在反应中能改变反应速率而本身的化学组成和质量在反应前后没有发生变化的物质称为催化剂。
催化剂的存在能使反应速率发生变化，这种现象称为催化作用
催化剂对反应速率影响
分类
通常所说的催化剂是指正催化剂
注意
正催化剂
负催化剂
催化剂——
催化剂对反应速率影响
重要作用
催化剂在现代化学和化工生产中极为重要，据统计，约有85％的化学反应需用催化剂
钯催化剂
各种催化剂
催化剂对反应速率影响
3
1
2
硫酸工业中，由二氧化硫制三氧化硫的反应常用五氧化二钒作催化剂加快反应速率
合成氨工业中，氢气和氮气的反应，则用以铁为主体的多成分催化剂来催化
生物体内的各种酶，具有催化活性，称为生物催化剂。它对于生物体内的消化、吸收、代谢等过程起着非常重要的催化作用
催化作用基本特征
催化剂参加反应，能改变反应途径，降低反应活化能
例如，HI的分解在503K，无催化剂时，反应的活化能为184.1 kJ/mol，当以Au为催化剂时反应的活化能降低为104.6 kJ/mo假定频率因子A大体相同，两反应的速率常数之比
催化剂能加速反应进行，催化剂本身的质量及化学性质均保持不变，但常有物理形状的改变。
例如催化NH3氧化的铂网，经过几个星期表面就变得比较粗糙。
催化作用基本特征
反应途径
能量
催化作用基本特征
从热力学的观点来看
催化剂不能改变反应系统中的
只改变热力学上可进行的反应速率，但不改变平衡位置
催化剂不能改变反应进行的方向和限度，加入催化剂也不能使反应的平衡转化率发生变化，对于已经达到平衡的反应，加入催化剂就不能再起作用
催化剂对反应的正、逆两个方向都产生同样的影响，所以对正方向反应起作用的催化剂也应为逆反应的催化剂
这一规律对寻找催化剂实验提供了很多方便
催化作用基本特征
同一反应物使用不同催化剂可得到不同的产物，这种只对某一化学反应起加速作用的性质称为选择性
如乙醇用不同Cat、不同条件可得25种产品
酶催化反应具有极高的选择性，一种酶只能催化一种反应，而对于其它反应不具活性，例如脲酶只能将尿素转化为氨和二氧化碳
在化工生产中经常利用催化剂的选择性，加速所需的主反应，抑制副反应
催化剂的活性与稳定性
催化剂的活性是表示催化剂影响反应速率程度的一个数值。
工业上用某种主要反应物在给定反应条件下，转化为目的产物的百分率来表示催化剂的活性。
也常用给定条件下目标产物出口浓度或反应物出口残余量来表示活性。
有时还用在给定温度下欲达到某一指定转化率所需要的时间来表示。
催化剂必须严格控制在规定温度范围内使用。
催化剂的活性
固体表面上的化学吸附是催化反应的首要条件，其活性是催化活性中心。
催化剂的活性与使用时间密切相关，其a～t曲线(cat的生命曲线)分为三个时期：成熟期（活性渐增而达到最大）、不变期（活性最大后稍降便维持不变）、衰老期（活性下降致不能使用）。
催化剂的活性与稳定性
催化剂的稳定性包括对高温热效应的耐热稳定性，对外力的机械稳定性，对毒物毒化作用的抗毒稳定性和对反应气氛等的化学稳定性。
催化剂对有害物质的抵制能力称为催化剂的抗毒稳定性。
一般催化剂中毒分为可逆性中毒和永久性中毒。
可逆性中毒指经过处理催化剂的活性可恢复的中毒
永久性中毒则指无法再恢复催化剂活性的中毒。
催化剂的活性降低甚至失活后又能再一次得以部分乃至完全恢复的特性叫催化剂的再生性。
催化剂的稳定性
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