katalysatorer

Katalysatorer är ämnen som påskyndar kemiska reaktioner utan att själva förbrukas i processen. Genom att erbjuda en alternativ reaktionsväg med lägre aktiveringsenergi ökar de hastigheten hos reaktionen. Katalysatorn förlänger inte reaktionsens slutresultat eller konsumenternas totala mängd produkter; den återgår till sitt ursprungliga tillstånd när reaktionen är färdig.

Katalysatorer kan vara homogena eller heterogena. Homogena katalysatorer befinner sig i samma fas som reaktanterna, oftast i lösning. Heterogena katalysatorer finns i en annan fas, oftast en fast yta där reaktionen sker. Biokatalysatorer, eller enzymer, är biologiska molekyler som fungerar som mycket specifika katalysatorer i kroppens processer.

Arbetssättet varierar. Vid heterogen katalys används adsorption av reaktanter på ytan, följd av reaktion på ytan och desorption av produkter. Enzymer binder substrat i ett aktivt säte och medierar reaktionen via komplexa mekanismer som ofta är mycket specifika för vissa ämnen. Katalysatorernas effekt beror på ytförändringar, temperatur, tryck och närvaro av andra ämnen.

Viktiga tillämpningar finns inom industrin och miljön. Haber-Bosch-processen använder järnkatalysator för syntes av ammoniak. Bilars avgasrening bygger på katalysatorer i platina-gruppens metaller som reducerar utsläpp av kolväten och kväveoxider. Ostwald-processen för produktion av salpetersyra använder en platinabaserad katalysator. Katalysatorer används också inom polymerisation, petroleumraffinering och biokatalys för livsmedel och läkemedel.

Katalysatorer kan förlora sin effekt genom deaktivering eller förgiftning av ämnen som binder starkt till ytan. De kan även genomgå sintring vid höga temperaturer, vilket minskar tillgänglig yta. För att upprätthålla aktivitet krävs regenerering eller ersättning när de har tappat sin effekt.