katalyzátor je látka, která urychluje chemickou reakci nebo snižuje teplotu nebo tlak potřebný k zahájení, aniž by byla během reakce spotřebována. Katalýza je proces přidávání katalyzátoru pro usnadnění reakce.
během chemické reakce se vazby mezi atomy v molekulách rozpadají, přeskupují a přestavují a rekombinují atomy na nové molekuly. Katalyzátory tento proces zefektivňují snížením aktivační energie, což je energetická bariéra, která musí být překonána, aby došlo k chemické reakci. Výsledkem je, že katalyzátory usnadňují atomům rozbití a vytváření chemických vazeb za vzniku nových kombinací a nových látek.
použití katalyzátorů vede k rychlejším a energeticky účinnějším chemickým reakcím. Katalyzátory mají také klíčovou vlastnost zvanou selektivita, pomocí které mohou řídit reakci za účelem zvýšení množství požadovaného produktu a snížení množství nežádoucích vedlejších produktů. Mohou vyrábět zcela nové materiály se zcela novými potenciálními využití.
v posledních několika desetiletích vědci vyvinuli stále více specializovaných katalyzátorů pro základní aplikace v reálném světě. Zejména silné katalyzátory transformovaly chemický průmysl. Tyto pokroky vedly k biologicky rozložitelným plastům, novým léčivům a ekologicky bezpečnějším palivům a hnojivům.
Doe Office of Science: Příspěvky do Catalyst Research
Ministerstvo energetiky (DOE) Office of Science Basic Energy Sciences program aktivně podporuje základní výzkum katalyzátorů. DOE se zaměřuje na návrh nových katalyzátorů a na použití katalyzátorů pro řízení chemických transformací na molekulární a submolekulární úrovni. Výzkum DOE klade důraz na pochopení těchto reakcí a na to, jak je zefektivnit a zacílit. Zastřešujícím cílem DOE je vyvinout nové koncepty v katalýze a nové katalyzátory, které pomohou průmyslu vyrábět paliva a chemikálie z fosilních a obnovitelných surovin efektivněji a udržitelněji. Tento výzkum pomáhá rozvíjet solární paliva, což jsou paliva, která společnosti vyrábějí pomocí slunce a běžných chemikálií, jako je oxid uhličitý a dusík. Tento výzkum také vytváří pokročilé metody pro transformaci vyřazených plastů na nové výrobky.
Rychlá fakta
- lidé používají katalyzátory po tisíce let. Například kvasnice, které používáme k výrobě chleba, obsahují enzymy, které jsou přírodními katalyzátory, které napomáhají přeměně mouky na chléb.
- Nobelova cena za chemii v roce 2005 byla udělena třem výzkumníkům (Yves Chauvin, Robert H. Grubbs a Richard R. Schrock) za práci na katalyzátorech metatézy. Dr. Grubbs a Schrock byli částečně financováni DOE pro jejich výzkum Nobelovy ceny. Dr. Schrock je nadále financován DOE.
- Nobelova cena za chemii za rok 2018 byla udělena Frances h. Arnold za svou průkopnickou práci zaměřenou na vývoj enzymů pro aplikace, jako jsou obnovitelná paliva, která jsou ekologicky neškodná. Částečně je financována DOE.
- navštivte Argonne National Lab pro sedm dalších věcí, které možná nevíte o katalýze.
zdroje
- Doe Office of Science BES program
- další informace o výzkumných směrech Doe pro chemické katalyzátory.
- zpráva: základní potřeby výzkumu pro katalýzu vědy
- jak katalyzátory transformují chemický průmysl, solární paliva a polymerní upcycling.
- Science highlight: katalýza vidí světlo