katalizator jest substancją, która przyspiesza reakcję chemiczną lub obniża temperaturę lub ciśnienie potrzebne do jej uruchomienia, bez zużywania się podczas reakcji. Kataliza jest procesem dodawania katalizatora w celu ułatwienia reakcji.
podczas reakcji chemicznej wiązania między atomami w cząsteczkach są łamane, układane i odbudowywane, rekombinując Atomy w nowe cząsteczki. Katalizatory sprawiają, że proces ten jest bardziej wydajny poprzez obniżenie energii aktywacji, która jest barierą energetyczną, którą należy pokonać, aby doszło do reakcji chemicznej. W rezultacie katalizatory ułatwiają rozpad atomów i tworzenie wiązań chemicznych w celu wytworzenia nowych kombinacji i nowych substancji.
stosowanie katalizatorów prowadzi do szybszych, bardziej energooszczędnych reakcji chemicznych. Katalizatory mają również kluczową właściwość zwaną selektywnością, dzięki której mogą kierować reakcją w celu zwiększenia ilości pożądanego produktu i zmniejszenia ilości niepożądanych produktów ubocznych. Mogą produkować zupełnie nowe materiały o zupełnie nowych potencjalnych zastosowaniach.
w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat naukowcy opracowali coraz bardziej wyspecjalizowane katalizatory do podstawowych zastosowań w świecie rzeczywistym. W szczególności potężne katalizatory zmieniły przemysł chemiczny. Postępy te doprowadziły do biodegradowalnych tworzyw sztucznych, nowych farmaceutyków oraz bezpieczniejszych dla środowiska paliw i nawozów.
: Contributions to Catalyst Research
the Department of Energy (Doe) Office of Science Basic Energy Sciences program aktywnie wspiera podstawowe badania nad katalizatorami. DOE koncentruje się na projektowaniu nowych katalizatorów oraz na wykorzystaniu katalizatorów do kontrolowania przemian chemicznych na poziomie molekularnym i subcząsteczkowym. Badania DOE kładzie nacisk na zrozumienie tych reakcji i jak uczynić je bardziej wydajnymi i ukierunkowanymi. Nadrzędnym celem DOE jest opracowanie nowych koncepcji w zakresie Katalizy i nowych katalizatorów, aby pomóc przemysłowi w bardziej wydajnym i zrównoważonym wytwarzaniu paliw i chemikaliów z surowców kopalnych i odnawialnych. Badania te pomagają w rozwoju paliw słonecznych, które są paliwami wytwarzanymi przez firmy wykorzystujące słońce i wspólne chemikalia, takie jak dwutlenek węgla i azot. Badania te tworzą również zaawansowane metody przekształcania zużytego plastiku w nowe produkty.
szybkie fakty
- ludzie używają katalizatorów od tysięcy lat. Na przykład drożdże, których używamy do produkcji chleba, zawierają enzymy, które są naturalnymi katalizatorami, które wspomagają przemianę mąki w chleb.
- Nagroda Nobla w dziedzinie chemii w 2005 roku została przyznana trzem badaczom (Yves Chauvin, Robert H. Grubbs i Richard R. Schrock) za pracę nad katalizatorami metatezy. Dr Grubbs i Schrock zostali częściowo sfinansowani przez DOE za swoje badania z Nagrodą Nobla. Dr. Schrock nadal jest finansowany przez DOE.
- Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 2018 roku otrzymała Frances H. Arnold za pionierskie prace nad kierowaniem ewolucją enzymów do zastosowań takich jak paliwa odnawialne, które są nieszkodliwe dla środowiska. Jest częściowo finansowana przez DOE.
- odwiedź Argonne National Lab, aby dowiedzieć się więcej o siedmiu rzeczach, których możesz nie wiedzieć o katalizie.
zasoby
- program BES biura Nauki DOE
- poznaj kierunki badań katalizatorów chemicznych DOE.
- raport: podstawowe potrzeby badawcze w dziedzinie katalizy
- jak katalizatory przekształcają przemysł chemiczny, paliwa słoneczne i Upcykling polimerów.
- ciekawostka naukowa: Kataliza widzi światło