Naslov
Kataliza
(Catalysis)

Autori
Zrnčević, Stanka

Izvornik
Hrvatska enciklopedija, V svezak

Vrsta, podvrsta
Ostale vrste radova, natuknica u enciklopediji, leksikonu, rječniku i sl.

Godina
2003

Ključne riječi
Kataliza; katalizatori
(Catalysis; catalysts)

Sažetak
Kataliza je skup pojava pokretanja kemijskih reakcija, mijenjanja njihovih brzina i usmjeravanja na određeni put djelovanjem malih količina tvari, katalizatora, koji ne ulaze u konačne produkte reakcije i koji se tijekom procesa ne mijenjaju u stehiometrijskim omjerima sa reaktantima i produktima. Reakcije koje nastaju u prisustvu katalizatora nazivaju se katalitičkim reakcijama. Katalitičko djelovanje objašnjava se stvaranjem nestabilnih međuprodukata (aktiviranih kompleksa) između katalizatora i reaktanata koji dalje reagiraju oslobađajući katalizator i dajući konačne produkte reakcije. Obično se pod katalizom u užem smislu riječi podrazumijeva samo ubrzanje kemijskih reakcija katalizatorima i u tom slučaju govori se o pozitivnoj katalizi i pozitivnim katalizatorima. Analogno kod negativne katalize, negativni katalizatori usporavaju ili zaustavljaju kemijske reakcije. Kako se ta pojava znatno razlikuje od pozitivne katalize prikladniji naziv je inhbicija, a inhibitori su tvari koje ju uzrokuju. Sličnim se specifičnostima odlikuje i kataliza pokretanja kemijskih reakcija koju je prikladnije zvati inicijacija, a tvari koje ju uzrokuju inicijatorima. Vrlo sličan inicijaciji je fenomen autokatalize kada kao katalizator djeluje jedan od produkata reakcije. Kada katalizatori mijenjaju brzinu samo ili pretežno poželjne reakcije i tako spriječavaju ili smanjuju nastajanje nepoželjnih produkata govori se o selektivnoj katalizi odnosno selektivnim katalizatorima. Međutim, katalitičke reakcije se obično dijele prema odnosu agregatnog stanja reaktanata, produkata i katalizatora. Ako su reaktanti, produkti i katalizator u istoj fazi plinovitoj ili kapljevitoj, govori se o homogenoj katalizi. Kao homogeni katalizatori u kapljevitoj fazi djeluju male količine kiselina ili baza, spojevi i ioni koji mogu stvarati koordinativne koplekse te slobodni radikali. Kada je katalizator drugog agregatnog stanja nego što su reaktanti i produkti govori se o heterogenoj katalizi. U ovom slučaju katalizator je obično krut dok su reaktanti i produkti plinovi i/ili kapljevine. Kao katalizatori osim metala, oksida, sulfida, halogenida, često se rabe i višekomponentni katalizatori kod kojih je uglavnom jedna komponenta katalitički aktivna dok druge pridonose ukupnoj aktivnosti katalizatora. Kada se kao katalizatori rabe enzimi (fermenti) koji ubrzavaju kemijske procese u živim organizmima i nekim industrijskim procesima govori se o biokatalizi. Upotreba katalizatora omogućila je da se u industrijskom mjerilu provode i reakcije između tvari koje inače reagiraju vrlo sporo. Pritom katalizatori omogućavaju bolju kontrolu procesa, maksimiziraju nastajanja željenog i minimiziraju nastajanje neželjenog produkata, omogućavaju provedbu procesa pri nižoj temperaturi i /ili tlaku, smanjujući tako utrošak energije i nastajanje otpada. Prema nekim procjenama 90% svih modernih kemijskih procesa su katalitički s time da se u 80% slučajeva rabe čvrsti katalizatori. Primjerice, sinteza amonijaka se provodi na Fe3O4(K2O, Al2O3) katalizatoru, oksidacija amonijaka na Pt/Rh-mrežama, oksidacija sumpor dioksida na V2O5/nosač, hidriranje benzena u kapljevitoj fazi na Raney Ni, sinteza metanola na CuO-ZnO-Cr2O3, sinteza kumena na H3PO4/SiO2, polimerizacija etena na Cr2O3/MoO3, katalitički reforming nafte na Pt/Al2O3, Pt-Re/ Al2O3 ili Pt-Sn/Al2O3, katalitičko krekiranje teških frakcija nafte na Al2O3/ SiO2 ili zeolitima, hidrodesulfurizacija teških ostataka nafte na CoS/MoS2/Al2O3 dok se za pročišćavanje dimnih plinova (CnHm, CO, NOx) iz automobila rabe monolitni katalizatori (Pt, Pd, Rh/sloj Al2O3/keramički monolit, a kao promotori dodaju se oksidi rijetkih zemalja) Na značaj katalize, katalizatora te katalitičkih procesa ukazuje i svjetsko tržište katalizatora koje je u 1990. iznosilo 5, 9 milijardi $, u 1995. 8, 5 mlijardi $, u 2000. 10, 3 milijarde $ s time da se predviđa godišnji porast od 4, 1%. Od tog iznosa primjerice na katalizatore za preradu nafte otpada 22%, zaštitu okoliša 36%, na proizvodnju kemikalija 25, 5 % te na proizvodnju plastičnih masa 17, 5 %.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

POVEZANOST RADA