Katalysator

Rot                 =          Aktivierungsenergie $E_{A1}$ ohne Katalysator

Schwarz        =          Aktivierungsenergie $E_{A2}$ mit Katalysator

•       unkatalysierte Reaktion:              A + B   $\rightarrow$         AB

•      Katalyse:                               A + B + Kat   $\rightarrow$       [A-Kat] + B    $\rightarrow$      AB + Kat

Darstellung zur Wirkung des Katalysators als Energiediagramm

Es gibt viele Katalysatoren, die wichtigsten Beispiele und deren Einsatzgebiete sind:

• Platin: große poröse molekulare Oberfläche, Verwendung als Fahrzeugkatalysator zur Abgasnachbehandlung oder als Brennzellenkatalysator 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. beim Auto: Gas mit Edukten und feste Oberfläche des Katalysators

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.

Zucker allein brennt an der Luft kaum (links), wird etwas Pflanzenasche (Katalysator) auf ihn gestreut, brennt er gut(rechts).

Foto: Robin Müller Lizenz: [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

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, ihnen ist ein eigenes Kapitel gewidmet.

Biokatalysator Enzym