Katalysator
Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, sie also dadurch beschleunigt.
Er setzt die Aktivierungsenergie, die Energie, welche notwendig ist, um eine an sich spontane Reaktion in Gang zu setzen (Wärmeenergie, mechanische Energie, Lichtenergie), herab. Der Katalysator geht selbst unverändert aus der Reaktion hervor.
Katalysatoren wirken nur selektiv, d. h. man kann nur bestimmte Katalysatoren für bestimmte Reaktionen einsetzen.
- Schwarz = Aktivierungsenergie EA1 ohne Katalysator
- Rot = Aktivierungsenergie EA2 mit Katalysator
Merke
A + B --> AB
A + B + Kat --> [A – Kat] + B --> AB + Kat
Es gibt viele Katalysatoren, die wichtigsten Beispiele und deren Einsatzgebiete sind:
- Platin: große poröse molekulare Oberfläche, als Fahrzeugkatalysatoren zur Abgasnachbehandlung oder als Brennzellenkatalysatoren zur Umwandlung von Oxidationsenergie in elektrisch verwendbare Energie
- Aluminiumoxid: Katalysator zur Gewinnung von Ammoniak im Haber-Bosch-Verfahren
- Rhodium: HNO3-Gewinnung
- Vanadiumpentoxid: V2O5, Kontaktverfahren zur Schwefelsäuregewinnung
Des Weiteren unterscheidet man bei der Katalyse zwei Formen:
- Homogene Katalyse: Katalysator in der gleichen Phase wie die Edukte, z.B. alle in wässriger Phase
- Heterogene Katalyse: Katalysator und Edukte in unterschiedlichen Phasen, z.B. Gas mit Edukte und feste Oberfläche des Katalysator, beim Auto.
Es findet meist eine Chemisorption statt, bei der die adsorbierten Moleküle durch chemische Bindungen an die Oberfläche fixiert werden. Mit der Bildung dieser Bindungen geht eine Verteilungsänderung der Elektronen im Molekül einher; so werden manche Molekülbindungen geschwächt oder sogar aufgebrochen.
Die Wirkung des Katalysators kann durch sogenannte Katalysatorgifte unterbunden oder geschwächt werden.
Biokatalysatoren finden wir in unserem Körper als Enzyme, Komplexe aus Aminosäuren oft assoziiert mit Metallionen. Sie folgen dem Wirkungsprinzip der Katalysatoren.
Weitere interessante Inhalte zum Thema
-
Homogene und heterogene Katalyse
Vielleicht ist für Sie auch das Thema Homogene und heterogene Katalyse (Kinetik: rund um die Reaktionsgeschwindigkeit) aus unserem Online-Kurs Physikalische Chemie interessant.
-
Katalysatorgifte
Vielleicht ist für Sie auch das Thema Katalysatorgifte (Kinetik: rund um die Reaktionsgeschwindigkeit) aus unserem Online-Kurs Physikalische Chemie interessant.