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Organic Chemistry
 

催化简介

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催化剂是物质添加到化学系统,使化学反应发生得更快,使用更少的能源。

最低限度的启动反应所需的能量被称为激活能量。催化剂提供备用的反应路径具有较低的激活能量,允许在更少的极端条件下发生反应。

在高温,分子更快和更频繁地碰撞。由于分子碰撞的比例较高,反应物有足够的能量来克服反应的活化能。催化剂提供备用的反应机制,增加的比例较低的温度,从而减少完成反应所需的能量的碰撞。催化剂可以参加多个化学转换,然而它是不变的反应完成后,和可以回收并重复使用。

这个视频将突出显示基本的催化作用,并演示如何执行基本的催化反应,在实验室里。

有几种类型的催化剂。酶是生物分子,表现为非常具体的催化剂。酶是特定的形状和指导反应物分子,称为基质,进入反应的最优配置。均相催化剂在反应物同相。最频繁的催化剂和反应物都溶解在液相中。在多相催化的催化剂和反应物是在不同的阶段,由相边界分隔。通常,多相催化剂是坚实的包括纳米催化实体,通常,金属的纳米分散在载体材料。

支持材料、 通常碳、 硅、 或金属氧化物,用来增加表面积和传授的纳米粒子的聚集稳定性。多孔膜和珠、 网格和堆积的床单是支持几何图形在催化反应中使用的一些。

在多相催化纳米粒子具有的表面上看,发生反应的活性位点。根据这种反应,这些活性位点可能是平面或晶体边缘颗粒的表面上。通常情况下,较小的纳米粒子具有较高的催化活性,由于每摩尔的催化剂表面原子的较高数额。

在催化剂表面反应开始与试剂对活性部位,其次是反应表面上的吸附。表面的反应可以发生一个吸附的物种与散装,称为 Eley 里迪尔的机制,一个或两个吸附物种,被称为朗缪尔-欣谢尔伍德机制之间。产品然后从进入主体表面脱附。

现在,您了解催化的基本知识,让我们看看 4-硝基苯酚 4-氨基苯酚使用商业上可用的钯催化剂对地面活性炭对减少。将使用在反应过程中发生的颜色变化来衡量反应进展情况。

在开始之前的实验,一定要穿适当的个人防护装备,一件大褂、 安全护目镜和手套等。准备材料,首先权衡 14 毫克的 4-硝基苯酚和溶于 10 毫升的去离子水在玻璃小瓶,使一个 10 毫米的解决方案。接下来,重 57 毫克的硼氢化钠,溶于 15 毫升的 DI 水为了使 100 毫米的解决方案。混合两个,和搅拌室温,形成一个统一的解决方案。溶液颜色不应更改,如硼氢化钠不能充分减少 4-硝基苯酚无催化剂。作为一个对照样本重量 10 的钯活性炭和活性炭无催化剂 10 毫克。

转移到单独的玻璃小瓶,加权的催化剂和每个添加的去离子水 100 毫升。直到催化剂均匀应用在水中,超声波几瓶 135 瓦的输出功率。

现在,准备了材料,可以执行 4-硝基苯酚的催化还原。测量 1.15 毫升准备的 4-硝基苯酚及硼氢化钠溶液,并转移到 5 毫升的玻璃瓶。

观察并记录溶液颜色在小瓶中。小瓶,活性炭催化剂溶液添加 1 毫升的制备钯,摇动用手混合。

观察了 20 分钟,反应和记录当溶液颜色开始改变,然后完全消失。当所有颜色已消退时,反应是完整的。

活性炭控制解决方案重复相同的步骤。随着反应的进行,颜色变化从黄色变成无色,指示 4-硝基苯酚消费。为了量化这种变化,测量紫外吸光度的样品在 400 毫微米。

情节吸光度随时间自然的对数。吸光度下降的反应,表明 4-硝基苯酚消费,当然。控件示例表明没有催化活性。

催化剂是对种类繁多的工业和科学领域至关重要。

在钯催化剂存在下碳-碳偶联反应发生,称为 Heck 反应。Heck 反应被认为是过渡金属催化偶联反应的第一个正确机制。它是如此宝贵的现代催化理查德 · 赫克获得诺贝尔奖在化学中的他的发现。Heck 反应可以执行使用钯催化剂,在这个实验中所示。在这里,在室温下合成了催化剂。反应后,用核磁共振波谱分析或核磁共振分析产品。

在自然界中,酶是使种类繁多的生物反应的催化剂。例如,乙酸激酶是发现在微生物中一种酶促进乙酸对乙酰基磷酸的可逆转换。

紫外-可见分光光度法,用标准曲线测定酶活性。

消耗的乙酰基磷酸盐的含量进行监测整个反应,和酶动力学绘制为时间的函数。

聚合物是可以利用的催化作用的另一个领域。在这里,合成了星形聚合物粒子。

首先,该催化剂编写,并在室温下干燥。聚合物分支与催化剂,然后混合,然后添加交联剂形成的颗粒。

然后用凝胶渗透色谱法分析粒子大小。聚合物纳米粒子,如在此示例中,捏造的星型聚合物用于广泛的应用如药和自组装。

你刚看了催化的朱庇特的简介。看过这个视频,你应该了解的概念的催化作用和如何在实验室中运行一个简单的反应。

谢谢观赏 !

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