een katalysator is een stof die een chemische reactie versnelt of de temperatuur of druk verlaagt die nodig is om een reactie te starten, zonder zelf tijdens de reactie te worden verbruikt. Katalyse is het proces van het toevoegen van een katalysator om een reactie te vergemakkelijken.
tijdens een chemische reactie worden de bindingen tussen de atomen in moleculen verbroken, herschikt en herbouwd, waarbij de atomen opnieuw worden gecombineerd tot nieuwe moleculen. Katalysatoren maken dit proces efficiënter door de activeringsenergie te verlagen, de energiebarrière die moet worden overwonnen om een chemische reactie te laten optreden. Als gevolg hiervan maken katalysatoren het gemakkelijker voor atomen om chemische bindingen te breken en te vormen om nieuwe combinaties en nieuwe stoffen te produceren.
het gebruik van katalysatoren leidt tot snellere, energie-efficiënte chemische reacties. Katalysatoren hebben ook een belangrijke eigenschap die selectiviteit wordt genoemd, waardoor ze een reactie kunnen sturen om de hoeveelheid gewenst product te verhogen en de hoeveelheid ongewenste bijproducten te verminderen. Ze kunnen geheel nieuwe materialen produceren met geheel nieuwe toepassingen.In de afgelopen decennia hebben wetenschappers steeds meer gespecialiseerde katalysatoren ontwikkeld voor essentiële toepassingen in de praktijk. Met name krachtige katalysatoren hebben de chemische industrie getransformeerd. Deze vooruitgang heeft geleid tot biologisch afbreekbare kunststoffen, nieuwe geneesmiddelen en milieuvriendelijker brandstoffen en meststoffen.
DOE Office of Science: Bijdragen aan Katalysatoronderzoek
het Department of Energy (DOE) Office of Science Basic Energy Sciences programma ondersteunt actief fundamenteel onderzoek naar katalysatoren. DOE richt zich op het ontwerp van nieuwe katalysatoren en op het gebruik van katalysatoren om chemische transformaties op moleculair en submoleculair niveau te controleren. DOE onderzoek benadrukt het begrijpen van deze reacties en hoe ze efficiënter en doelgerichter te maken. Het overkoepelende doel van DOE is om nieuwe concepten op het gebied van katalyse en nieuwe katalysatoren te ontwikkelen om de industrie te helpen brandstoffen en chemicaliën uit fossiele en hernieuwbare grondstoffen efficiënter en duurzamer te produceren. Dit onderzoek helpt bij het bevorderen van zonne-energie, die brandstoffen bedrijven maken met behulp van de zon en gemeenschappelijke chemicaliën zoals kooldioxide en stikstof. Dit onderzoek creëert ook geavanceerde methoden om afgedankt plastic om te zetten in nieuwe producten.
Fast Facts
- mensen gebruiken al duizenden jaren katalysatoren. Bijvoorbeeld, de gist die we gebruiken om brood te maken bevat enzymen, die natuurlijke katalysatoren zijn die de omzetting van meel in brood helpen. In 2005 werd de Nobelprijs voor de Scheikunde toegekend aan drie onderzoekers (Yves Chauvin, Robert H. Grubbs en Richard R. Schrock) voor hun werk aan metathese-katalysatoren. Drs. Grubbs en Schrock werden gedeeltelijk gefinancierd door DOE voor hun Nobelprijswinnaar onderzoek. Schrock wordt nog steeds gefinancierd door DOE.
- de Nobelprijs voor de Scheikunde 2018 werd toegekend aan Frances H. Arnold voor haar baanbrekend werk om de evolutie van enzymen te sturen voor toepassingen zoals hernieuwbare brandstoffen die onschadelijk zijn voor het milieu. Ze wordt gedeeltelijk gefinancierd door DOE.
- bezoek Argonne National Lab voor nog zeven dingen die je misschien niet weet over katalyse.
hulpbronnen
- DOE Office of Science BES-programma
- leer meer over DOE ‘ s onderzoeksrichtingen voor chemische katalysatoren.
- Report: Basic Research Needs for Catalysis Science
- How katalysators are transforming the chemical industry, solar fuels, and polymer upcycling.
- wetenschappelijk hoogtepunt: katalyse ziet het licht