13.11
De studie van reactiemechanismen en kinetiek helpt onderzoekers om de reactiesnelheid te optimaliseren. Een verhoging van de temperatuur of concentratie zal de snelheid versnellen, maar kan ook leiden tot ontleding of bijproducten wanneer het te veel wordt verhoogd. Als alternatief kan een chemische stof die de reactiesnelheid versnelt zonder permanent te worden veranderd of verbruikt, aan het reactiemengsel worden toegevoegd.
Deze stoffen worden katalysatoren genoemd en beïnvloeden de snelheidsconstante door de activeringsenergie te veranderen. Bedenk dat hoe hoger de activeringsenergie, hoe langzamer de reactiesnelheid. Daarom verlopen veel chemische reacties, zoals de ontleding van waterig waterstofperoxide, langzaam.
De toevoeging van een katalysator verlaagt de activeringsenergie door een alternatief reactiemechanisme te bieden zonder de energietoestanden van reactanten en producten te beïnvloeden. Er zijn twee soorten katalysatoren:homogeen en heterogeen. Een homogene katalysator bestaat in dezelfde fase als de reactanten.
Natriumbromide wordt bijvoorbeeld toegevoegd aan waterig waterstofperoxide om de ontleding ervan in gasvormige zuurstof en water te versnellen. Ten eerste reageren de bromide-ionen met waterstofperoxide in een zuur medium om een oranje oplossing van waterig broom en water te vormen. Vervolgens reageren waterig broom en waterstofperoxide en geven bromide-ionen af, aangegeven door een kleurloze oplossing.
Kenmerkend voor een katalysator, versnellen bromide-ionen de reactie, maar blijven ongebruikt en verschijnen niet in de netto gebalanceerde vergelijking. Een heterogene katalysator bestaat in een andere fysische toestand dan de reactanten. Heterogene katalyse wordt gekenmerkt door vier onderliggende stappen:adsorptie, diffusie, reactie en desorptie.
Zo wordt de hydrogeneringsreactie van onverzadigd etheengas tot ethaan versneld door fijn gedispergeerd palladium op houtskool. Hier bestaat de katalysator in zijn vaste toestand, terwijl reactanten in hun gasvormige vorm zijn. Tijdens deze heterogene katalyse adsorberen etheen-en waterstofmoleculen op het katalysatoroppervlak.
De waterstof-waterstofbinding breekt waardoor de waterstofatomen kunnen diffunderen op het katalysatoroppervlak. Wanneer diffunderende waterstofatomen geadsorbeerde etheenmoleculen tegenkomen, reageren ze om verzadigd ethaan te vormen. Vervolgens desorberen de producten en bewegen ze weg van het metalen oppervlak, waarbij de intacte katalysator achterblijft.
De aanwezigheid van een katalysator beïnvloedt de snelheid van een chemische reactie. Een katalysator is een stof die de reactiesnelheid kan verhogen…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.