13.11
Reaksiyon mekanizmaları ve kinetik çalışmaları, araştırmacıların bir reaksiyonun hızını optimize etmelerine yardımcı olur. Sıcaklık veya konsantrasyondaki bir artış, hızı artıracaktır, ancak çok fazla arttığında ayrışmaya veya yan ürünlere de yol açabilir. Alternatif olarak, reaksiyon karışımına kalıcı olarak değiştirilmeden veya tüketilmeden reaksiyon hızını hızlandıran bir kimyasal ilave edilebilir.
Bu maddelere katalizör adı verilir ve aktivasyon enerjisini değiştirerek hız sabitini etkiler. Aktivasyon enerjisi ne kadar yüksekse reaksiyon hızının o kadar yavaş olduğunu hatırlayın. Bu nedenle, sulu hidrojen peroksitin ayrışması gibi birçok kimyasal reaksiyon yavaş ilerler.
Bir katalizörün eklenmesi, reaktanların ve ürünlerin enerji durumlarını etkilemeden alternatif bir reaksiyon mekanizması sağlayarak aktivasyon enerjisini düşürür. İki tür katalizör vardır homojen ve heterojen. Reaktiflerle aynı fazda olan katalizör homojen katalizör olarak adlandırılır.
Örneğin, sodyum bromür, gaz halindeki oksijen ve suya ayrışmasını hızlandırmak için sulu hidrojen peroksite eklenir. İlk olarak, bromür iyonları, turuncu renkli bir sulu brom ve su çözeltisi oluşturmak için asidik bir ortamda hidrojen peroksit ile reaksiyona girer. Daha sonra sulu brom ve hidrojen peroksit reaksiyona girer ve renksiz bir çözelti ile gösterilen bromür iyonlarını serbest bırakır.
Bir katalizör için karakteristik olan bromür iyonları reaksiyonu hızlandırır, ancak tüketilmeden kalır ve net dengeli denklemde görünmez. Reaksiyona girenlere kıyasla farklı bir fiziksel durumda heterojen bir katalizör bulunur. Heterojen kataliz, dört temel adımla karakterize edilir adsorpsiyon, difüzyon, reaksiyon ve desorpsiyon.
Örneğin, doymamış eten gazının etana hidrojenasyon reaksiyonu, odun kömürü üzerinde ince bir şekilde dağılmış paladyum ile hızlandırılır. Burada, katalizör katı halde bulunurken, reaktanlar gaz halindedir. Bu heterojen kataliz sırasında, eten ve hidrojen molekülleri katalizör yüzeyine adsorbe olur.
Hidrojen-hidrojen bağı kopar ve hidrojen atomlarının katalizör yüzeyinde dağılmasına izin verir. Difüze olan hidrojen atomları adsorbe edilmiş eten molekülleri ile karşılaştıklarında, doymuş etan oluşturmak için reaksiyona girerler. Daha sonra ürünler desorbe olur ve metal yüzeyden uzaklaşarak sağlam katalizörü geride bırakır.
Bir katalizörün varlığı, bir kimyasal reaksiyonun hızını etkiler. Katalizör, işlem sırasında tüketilmeden reaksiyon hızını artırabilen bir maddedir. K…
Telif hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.