Das folgende wurde montiert
aus einem
Spaziergang zu Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Katalysator
und http://de.wikipedia.org/wiki/Aktivierungsenergie
In mehr als 80 % aller chemischen industriellen Prozesse werden Katalysatoren eingesetzt. Ohne die Anwesenheit des Katalysators würde die jeweilige chemische Reaktion sehr viel langsamer oder gar nicht erfolgen.
Die "amtliche" Definition des
Katalysators stammt von 1895 und lautet: "Ein Katalysator ist
ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht,
ohne selbst dabei verbraucht zu werden."
Als Beispiel kann die katalytische Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff angeführt
werden:
H2 + O2
---> H2O
("Knallgasreaktion")
Diese Verbrennung ist energetisch so günstig, dass sie prinzipiell „freiwillig“ ablaufen
sollte. Aufgrund ihrer bei Zimmertemperatur hohen Aktivierungsenergie
findet sie dennoch nicht statt. Die Anwesenheit eines Platindrahtes kann diese Aktivierungsenergie derart erniedrigen, dass
die Reaktion dann auch bei Zimmertemperatur abläuft.
Man kann ein Wasserstoff-Feuerzeug bauen,
bei dem etwas Platin in den Wasserstoff gehalten wird, wenn er in die
Luft strömt - und man erhält eine Wasserstoff-Flamme (Döbereiner-Feuerzeug)
Aktivierungsenergie ist die
Energiemenge, die erforderlich ist, um einen physikalischen oder chemischen Prozess zu ermöglichen, in dessen Verlauf eine Barriere überwunden werden muss.
Am typischsten zum Starten einer Reaktion ( = Ermöglichen eines physikalischen oder chemischen Prozesses)
ist das Hochheizen. Es gibt aber auch originelle Wege, durch
Aktivierungsenergie Reaktionen zu starten - Mit Reibung (Feuerzeug),
Lichtblitz (Chlorknallgas) oder Ultraschall.
Schema des
energetischen Verlaufs einer chemischen Reaktion |
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In Lebewesen laufen fast alle lebensnotwendigen chemischen Reaktionen katalysiert ab (z. B. bei der
Photosynthese, der Atmung oder der Energiegewinnung aus der
Nahrung). Die verwendeten Katalysatoren gehören weitgehend zur
Stoffgruppe der Proteine und können über die DNA vererbt werden: "Enzyme"
sind Biokatalysatoren. Wir erben ein Archiv von Enzymen und kaum mehr, das
uns dann aus einer Zeugungszelle aufbaut.
Eines der schnellsten Enzyme,
das fast alle Lebewesen haben, dient dem Beseitigen eines Zellgiftes: Die Katalase
zerlegt Wasserstoffperoxid ( H2O2).
Man kann ihrer Arbeit zuschauen, wenn man eine Kartoffel aufschneidet und
etwas Wasserstoffperoxid darauftropft.
Entstehen bei Reaktionen mehrere Produkte, spielt die
Selektivität eines Katalysators eine sehr wichtige Rolle. Dabei wird der Katalysator so gewählt, dass nur diejenige Reaktion beschleunigt wird, die das erwünschte Produkt erzielt. Verunreinigungen durch Nebenprodukte werden so weitgehend vermieden.
Beim Autokatalysator werden gefährliche Substanzen in weniger gefährliche
umgesetzt:
1. Das Atemgift Kohlenstoffmonoxid (CO)
2. Unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die Umweltgifte sind, z.B. CH4 (Methan)
... diese beiden Stoffe werden mit Luftsauerstoff
(O2)
in ungiftiges Kohlenstoffdioxid (CO2) und
Wasser (H2O)
umgewandelt.
3. Stickoxide NO, NO2,
N2O3 werden
vom Auto-Katalysator zu Stickstoff und Sauerstoff zerlegt.
Für die Klausur nicht von
Bedeutung ist von den Texten hier im Rahmen der Abschnitt "Selektivität eines
Katalysators"
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