Katalüütide

Katalüütide tähendus ja põhiolemus

Katalüütid on ained, mis kiirendavad keemilisi reaktsioone, kuid ei muuda reaktsiooni lõpptulemust ega tarvita endügesed ained. Nende toimel tekib alternatiivne, madalama activation energy’ga reaktsioonirada, mis suurendab reageerimiskiirust. Põhiline omadus on, et katalüütit süüakse tagasi reaktsioonist vaba.

Klassifikatsioon ja toimemehhanism

Katalüüdid jagunevad peamiselt homogeenseteks (katalüüt ja reaktsioonisaadused samas faasis) ja heterogeenseteks (katalüüt ja reagendid erinevates faasides). Biokatalüütid, peamiselt ensüümid, Kujutavad endast elusorganismide spetsiifilisi katalüsaatoreid, mis töötavad tavaliselt lahustes või rakulises kontekstis. Üldine toimemehhanism hõlmab reaktsiooni ajal aktiivse saidi kasutamist: reagendid adsorbeeruvad katalüütide pinnale, aset leiab pinnal toimuv reaktsioon ja tooted desorbeeruvad, mis vabastab katalüüdi uue reaktsioonitöö jaoks. Eri süsteemidel võivad domineerida erinevad etapid, kuid põhiprintsiip on energia-alandamine.

Kasutus ja näited

Katalüütide tähtsus hõlmab nii tööstuslikku kui bioloogilist valdkonda. Näiteks Haber-Boschi protsessis sünteesitakse ammoniaaki rauakatalüütiga (promootoritega), kontakti protsessis kasutatakse vanadiumpentoksiidi vesiniku- ja lämmastiku reagendi töötlemisel väävliline hapnik. Heterogeenkatalüüs on laialt levinud autoheites: platina, palladium ja rodium on levinud nohidhega kattega katalüüsid. Biokatalüütide hulka kuuluvad ensüümid keemilises sünteesis ja toiduainete töötlemises.

Väljakutsed ja omadused

Katalüütide peamised omadused on kõrge aktiivsus, selektiivsus (valikuvõime toodete osas), stabiilsus ja vastupidavus deaktiveerimisele või poisinimisele. Eriti oluline on katalüütide regenereerimine ja eraldatavus ning ressursitõhusus. Üldiseks eesmärgiks on hea töökindlus, madal kulukus ja keskkonnamõju vähendamine.