Katalizator nima

Kataliz — katalizator deb ataladigan moddalarni qo‘shish orqali kimyoviy reaksiyalar tezligini oshirish jarayonidir. Katalizator reaksiya davomida sarflanmaydi va reaksiya tugagandan keyin o‘zgarmagan holda qoladi. Odatda katalizatorning juda oz miqdori kifoya qiladi.

Umumiy ma’lumot

Katalizatorning selektivligi va faolligi muhim tushunchalardir. Katalitik sirt odatda tabiatan faol bo‘lmaydi. Reagent katalizator sirtiga adsorbsiyalanganda, u katalizatorni faol holatga keltiradi. Bu esa keyingi reaksiya jarayonini boshlaydi. Katalizatorlar tabiatan juda o‘ziga xos bo‘ladi, ya’ni bir reaksiya uchun katalizator bo‘lgan modda boshqa reaksiya uchun ingibitor bo‘lishi mumkin. Ayrim katalizatorlar bir xil reagentlar ishtirokida boshqa katalizatorlarga nisbatan turli mahsulotlar hosil qiladi.

Katalizatorning ayrim asosiy xossalari quyida tushuntirilgan:

Katalizator faolligi

Katalizator reaksiya tezligini oshirish xususiyatiga ega. Katalizatorning bu xususiyati katalizator faolligi deb ataladi. U reagentlarning katalizator sirtida adsorbsiyalanishiga bog‘liq. Kimyoviy adsorbsiya (chemisorption) katalizatorlar faolligini belgilovchi asosiy omildir. Adsorbsiya vaqtida katalitik sirt bilan reagentlar o‘rtasida hosil bo‘ladigan bog‘ juda kuchli ham, juda kuchsiz ham bo‘lmasligi kerak.

Bu bog‘ katalizatorni faol holatga keltirish uchun yetarlicha kuchli bo‘lishi lozim, biroq reagent molekulalari katalitik sirtga qattiq mahkamlanib qoladigan darajada kuchli bo‘lmasligi kerak. Aks holda yangi reagentlarning adsorbsiyalanishi uchun sirtida joy qolmaydi. Odatda gidrogenlash reaksiyalarida davriy jadvalning 5-guruhidan 11-guruhigacha bo‘lgan metallar orasida katalitik faollik ortib boradi. Eng yuqori katalitik faollik davriy jadvalning 7–9-guruh elementlarida kuzatiladi.

$2H_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)Pt\to 2H_{2}O\left(l\right)$

Katalizator selektivligi

Katalizatorlar juda o‘ziga xos birikmalardir. Ular reaksiyani muayyan mahsulot hosil bo‘lishi tomon yo‘naltirish xususiyatiga ega. Bir xil reagentlar, ammo turli katalizatorlar ishtirokida olib borilgan reaksiya turli mahsulotlarni berishi mumkin. Bu hodisa katalizator selektivligi deb ataladi. Katalizatorlar tabiatan juda selektiv bo‘ladi. Ular ma’lum bir reaksiyani tezlashtirishi, boshqa bir reaksiyani esa sekinlashtirishi yoki to‘xtatishi mumkin. Shuning uchun muayyan katalizator faqat bitta aniq reaksiyani katalizlashi mumkin, shu turdagi boshqa reaksiyani esa katalizlay olmasligi ehtimol. Masalan, vodorod va uglerod monoksidi reaksiyasida katalizator sifatida nikel ishlatilsa metan, rux oksidi va xrom oksidi aralashmasi ishlatilsa metanol, faqat mis ishlatilsa metanal hosil bo‘ladi.

$CO\left(g\right)+3H_2\left(g\right)Ni\to C{H}_4\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)$
$CO\left(g\right)+2H_2\left(g\right)Cu/ZnO-C{r}_2{O}_3\to C{H}_{3}OH\left(g\right)$
$CO\left(g\right)+H_2\left(g\right)Cu\to HCHO\left(g\right)$

Katalizator turlari

Katalizator — reaksiya faollanish energiyasi to‘sig‘ini kamaytirish orqali reaksiyaning tezroq sodir bo‘lishiga yordam beradigan kimyoviy birikmadir. Reaksiya davomida u sarflanmaydi.

• Gomogen katalizator — gomogen katalizatorlar odatda reaksiyaning muhitini tashkil etuvchi mos organik erituvchida erigan metall tuzlari yoki birikmalaridir. Bu holatda katalizator va reagentlar bir xil fazada bo‘ladi.
• Geterogen katalizator — geterogen katalizator — reaksiya sharoitida reagentlari bilan o‘zaro ta’sirlashib, doimiy ravishda faol markazlar hosil qiladigan funksional materialdir. Bu holatda katalizator va reagentlar turli fazalarda bo‘ladi.

Tez-tez so‘raladigan savollar — FAQ

Q1

Katalitik faollik nimani anglatadi?

Katalizator mavjudligi sababli kimyoviy reaksiya tezligining ortishi katalitik faollik deb ataladi. Katalizator soni reaksiya tezligining oshishi orqali ifodalanadi.

Q2

Katalitik faollik qanday o‘lchanadi?

Odatda nanozimlar (nanozymes)ning katalitik faolligi nanozim reaksiyasi egri chiziqlarining dastlabki chiziqli qismi qiyaligini hisoblash orqali aniqlanadi. Nanozimning katalitik faolligi uning massasiga to‘g‘ri proporsional bo‘ladi.

Q3

Katalizatorning vazifasi nima?

Katalizator — jarayonda sarflanmasdan aralashmaga qo‘shilishi va reaksiya tezligini oshirishi mumkin bo‘lgan modda. Odatda katalizatorlar reaksiya yo‘lini o‘zgartirish orqali faollanish energiyasini kamaytiradi va natijada reaksiyani tezlashtiradi.

Q4

Kimyoviy reaksiyada katalizator nima?

Kimyoda katalizator — o‘zi sarflanmagan holda reaksiya tezligini oshiradigan har qanday modda. Tabiatda uchraydigan fermentlar muhim biokimyoviy reaksiyalar uchun javobgar bo‘lgan katalizatorlardir.

Q5

Katalizator faolligi va selektivligi deganda nimani tushunasiz? Mos misol bilan tushuntiring.

Katalizator faolligi — uning muayyan reaksiya tezligini oshirish qobiliyatidir. Katalizator faolligini aniqlashda asosiy omil kimyoviy adsorbsiya hisoblanadi. Katalizatorning reaksiyani bitta aniq mahsulot hosil bo‘lishi tomon yo‘naltirish qobiliyati esa katalizator selektivligi deb ataladi.