催化劑一般是指一種在不改變反應(yīng)總標準吉布斯自由能變化的情況下提高反應(yīng)速率的物質(zhì)。也可以表述為在化學(xué)反應(yīng)里能提高化學(xué)反應(yīng)速率而不改變化學(xué)平衡,且本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變的物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計,約有百分之90以上的工業(yè)過程中使用催化劑,如化工、石化、生化、環(huán)保等。 催化劑種類繁多,按狀態(tài)可分為液體催化劑和固體催化劑;按反應(yīng)體系的相態(tài)分為均相催化劑和多相催化劑,均相催化劑有酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有較其重要的地位,例如,合成氨生產(chǎn)采用鐵催化劑,硫酸生產(chǎn)采用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產(chǎn)中,都采用不同的催化劑。
催化反應(yīng)有四個基本特征,可以根據(jù)定義導(dǎo)出,對了解催化劑的功能很重要。
1、催化劑只能加速熱力學(xué)上可以進行的反應(yīng)。要求開發(fā)新的化學(xué)反應(yīng)催化劑時,首先要對反應(yīng)進行熱力學(xué)分析,看它是否是熱力學(xué)上可行的反應(yīng)。
2、催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡,不能改變反應(yīng)的平衡位置(平衡常數(shù))。
3、催化劑對反應(yīng)具有選擇性,當反應(yīng)可能有一個以上不同方向時,催化劑僅加速其中一種,促進反應(yīng)速率和選擇性是統(tǒng)一的。
4、催化劑的壽命。催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率,在理想情況下催化劑不為反應(yīng)所改變。但在實際反應(yīng)過程中,催化劑長期受熱和化學(xué)作用,也會發(fā)生一些不可逆的物理化學(xué)變化。
根據(jù)催化劑的定義和特征分析,有三種重要的催化劑指標:活性、選擇性、穩(wěn)定性。
2023.12.28 ZG