Katalizörlerle

Katalizörlerle yapılan tepkimeler, kimyasal reaksiyonların hızını artıran fakat kendileri reaksiyon sonunda tüketilmeyen maddeler dizisini ifade eder. Katalizör, reaksiyona katılarak geçici olarak reaksiyon yoluna alternatif bir mekanizma sağlar; aktivasyon enerjisini düşürür ve ürünler oluşurken katsı olarak çoğu durumda başlangıç maddelerinden ayrılır. Bu sayede aynı şartlarda daha kısa zamanda daha çok ürün elde edilir. Katalizörler kimyasal değişime uğrasa da net tepkimenin başlangıç ve son maddeleri üzerinde değişiklik göstermezler.

Katalizörler, çözelti içinde çözünen (homojen) ve katı yüzeyinde çalışan (heterojen) olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Homojen katalizörde moleküller çözücü içinde etkileşirken yüksek seçicilik ve kolay kontrol sağlanabilir; ancak geri kazanımı zor olabilir. Heterojen katalizörde katalizör katı halde bulunur ve tepkime yüzeyinde etkileşir; bu sınıf genelde endüstriyel süreçler için tercih edilir. Ayrıca enzimler gibi biyokatalizörler, biyolojik kaynaklı katalizörlerdir ve yüksek spesifiklik gösterir.

Günlük yaşam ve sanayide katalizörlerin rolü büyüktür. Haber-Bosch süreci için demir temelli katalizörler amonyak üretiminde kritik öneme sahiptir; petrol rafinerilerinde zeolitler ve hidrodesülfürizasyonuyla hidrokarbonların ürün yelpazesini yönlendirmek amacıyla kullanılır. Katalitik konvertörler, otomobillerin egzoz emisyonlarını azaltır; platin, paladyum ve rodyum gibi nadir metaller kullanılır. Polimerleşme ve hidrojenasyon gibi süreçler için organometalik ya da metallocen tabanlı katalizörler geliştirilir.

Etkinlik göstergeleri arasında dönüşüm oranı ve turnover frekansı (TOF) ile turnover number (TON) yer alır ve seçicilik türleri de değerlendirilebilir. Katalizörler zamanla verim kaybedebilir; deaktive olabilir veya yüzey alanını küçülten sinterlenme görülebilir. Bu nedenle destekleyici malzemeler, özel nanoparçacık yapıları ve yenilenebilir tasarımlar önemlidir. Katalizör teknolojisi, enerji verimliliği ve çevre dostu üretim açısından kilit rol üstlenir.