un catalizator este o substanță care accelerează o reacție chimică sau scade temperatura sau presiunea necesară pentru a începe una, fără a fi consumată în timpul reacției. Cataliza este procesul de adăugare a unui catalizator pentru a facilita o reacție.
în timpul unei reacții chimice, legăturile dintre atomii din molecule sunt rupte, rearanjate și reconstruite, recombinând atomii în molecule noi. Catalizatorii fac acest proces mai eficient prin scăderea energiei de activare, care este bariera energetică care trebuie depășită pentru ca o reacție chimică să aibă loc. Drept urmare, catalizatorii facilitează ruperea atomilor și formarea legăturilor chimice pentru a produce noi combinații și substanțe noi.
utilizarea catalizatorilor duce la reacții chimice mai rapide și mai eficiente din punct de vedere energetic. Catalizatorii au, de asemenea, o proprietate cheie numită selectivitate, prin care pot direcționa o reacție pentru a crește cantitatea de produs dorit și pentru a reduce cantitatea de produse secundare nedorite. Ele pot produce materiale complet noi, cu utilizări potențiale complet noi.
în ultimele decenii, oamenii de știință au dezvoltat catalizatori din ce în ce mai specializați pentru aplicații esențiale din lumea reală. În special, catalizatorii puternici au transformat industria chimică. Aceste progrese au dus la materiale plastice biodegradabile, noi produse farmaceutice și combustibili și îngrășăminte mai sigure din punct de vedere ecologic.
biroul de științe al DOE: Contribuții la cercetarea catalizatorilor
Departamentul de energie (DOE) Biroul de științe programul de științe energetice de bază sprijină în mod activ cercetarea de bază privind catalizatorii. DOE se concentrează pe proiectarea de noi catalizatori și pe utilizarea catalizatorilor pentru a controla transformările chimice la nivel molecular și sub-molecular. Cercetarea Doe subliniază înțelegerea acestor reacții și modul de a le face mai eficiente și mai direcționate. Obiectivul general al DOE este de a dezvolta noi concepte în cataliză și noi catalizatori pentru a ajuta industria să producă combustibili și substanțe chimice din materii prime fosile și regenerabile mai eficient și mai durabil. Această cercetare ajută la avansarea combustibililor solari, care sunt combustibili pe care companiile le fac folosind soarele și substanțele chimice comune, cum ar fi dioxidul de carbon și azotul. Această cercetare creează, de asemenea, metode avansate pentru transformarea plasticului aruncat în produse noi.
Fapte rapide
- oamenii folosesc catalizatori de mii de ani. De exemplu, drojdia pe care o folosim pentru a face pâine conține enzime, care sunt catalizatori naturali care ajută la transformarea făinii în pâine.
- Premiul Nobel pentru Chimie din 2005 a fost acordat a trei cercetători (Yves Chauvin, Robert H. Grubbs și Richard R. Schrock) pentru munca lor asupra catalizatorilor de metateză. Dr. Grubbs și Schrock au fost finanțați parțial de DOE pentru cercetarea lor cu Premiul Nobel. Dr. Schrock continuă să fie finanțat de DOE.
- Premiul Nobel pentru Chimie 2018 a fost acordat lui Frances H. Arnold pentru munca sa de pionierat de a direcționa evoluția enzimelor pentru aplicații precum combustibilii regenerabili care sunt inofensivi pentru mediu. Ea este finanțată parțial de DOE.
- vizitați Argonne National Lab pentru încă șapte lucruri pe care poate nu le știți despre cataliză.
resurse
- programul DOE Office of Science BES
- Aflați mai multe despre direcțiile de cercetare ale DOE pentru catalizatorii chimici.
- raport: nevoile de cercetare de bază pentru știința catalizei
- modul în care catalizatorii transformă industria chimică, combustibilii solari și reciclarea polimerilor.
- evidențierea științei: cataliza vede lumina