Mis on metallkatalüsaatori näide?
Sissejuhatus:
Katalüsaatorid on üldiselt ained, mis suurendavad keemilise reaktsiooni kiirust, ilma et nende koostis muutuks püsivalt. Teisisõnu kiirendavad need keemilisi reaktsioone, muutes need lõpule kiiremini, kui nad muidu ilma katalüsaatorita oleksid lõppenud. Eelkõige metallkatalüsaatoreid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes paljudes praktilistes rakendustes. Selles artiklis käsitletakse üksikasjalikumalt, mis on metallkatalüsaatorid, ja tuuakse mõned näited metallkatalüsaatoritest.
**Mis on metallkatalüsaatorid?
Metallkatalüsaatorid on ained, mis kiirendavad keemilisi reaktsioone, muutmata reaktsiooni tasakaalu või termodünaamikat. Nad teevad seda, hõlbustades uute molekulide moodustumist keemiliste sidemete moodustamise või muutmise kaudu.
Metallkatalüsaator koosneb kahest komponendist: aktiivsest saidist ja substraadist. Aktiivne koht viitab konkreetsele kohale, kus reaktsioon toimub, ja substraat viitab keemilistele liikidele, mis üksteisega reageerivad. Metallkatalüsaatorid liigitatakse üldiselt homogeenseteks ja heterogeenseteks katalüsaatoriteks.
Homogeensed katalüsaatorid:
Homogeensed katalüsaatorid on need, milles katalüsaator ja reagendid eksisteerivad samas faasis. See tähendab, et katalüsaator ja reagendid on samas lahuses. Suurepärane näide homogeensest metallkatalüsaatorist on reaktsioon vesinikperoksiidi ja jodiidiioonide vahel, mida katalüüsivad raud(III) ioonid. Siin soodustavad raua(III) ioonid jodiidioonide oksüdeerumist vesinikperoksiidi toimel molekulaarse joodi ja vee saamiseks.
Heterogeensed katalüsaatorid:
Heterogeensed katalüsaatorid on need, milles katalüsaator ja reagendid on erinevates faasides. See tähendab, et katalüsaator ja reagendid ei segune ega hõivata reaktsioonianuma erinevaid osi. Heterogeense katalüsaatori suurepärane näide on Haber-Boschi protsess ammoniaagi sünteesiks. Selles protsessis reageerivad lämmastik ja gaas vesinik raudkatalüsaatori pinnal, moodustades ammoniaagi.
**Näited metallkatalüsaatoritest:
1- Plaatinakatalüsaatorid:
Plaatina on suurepärane metallkatalüsaator erinevates keemilistes reaktsioonides. Näiteks kasutatakse seda tavaliselt autode katalüüsmuundurites, et muuta mürgised gaasid vähem kahjulikeks gaasideks. Plaatina toimib selle reaktsiooni katalüsaatorina, kuna see kiirendab süsinikmonooksiidi, lämmastikoksiidide ja süsivesinike vahelist reaktsiooni süsinikdioksiidi, lämmastiku ja vee tootmiseks.
2- Raudkatalüsaatorid:
Raudkatalüsaatoreid kasutatakse laialdaselt ammoniaagi tööstuslikul sünteesil Haber-Boschi protsessi kaudu. Selle protsessi käigus reageerivad lämmastik ja gaas vesinik raudkatalüsaatori kohal kõrgel temperatuuril ja rõhul, tekitades ammoniaaki. Raudkatalüsaatoreid kasutatakse ka Fischer-Tropschi protsessis kivisöe muundamiseks vedelateks süsivesinikeks.
3- Nikkelkatalüsaatorid:
Nikkelkatalüsaatoreid kasutatakse tavaliselt rasvade ja õlide hüdrogeenimisel margariini tootmisel. Hüdrogeenimisprotsess hõlmab margariini tootmiseks gaasilise vesiniku lisamist nikkelkatalüsaatorile kuuma taimeõli juuresolekul.
4- Pallaadiumikatalüsaatorid:
Pallaadium on sünteetilise kautšuki tootmisel oluline katalüsaator. Selles protsessis pannakse gaas butaan reageerima gaasilise klooriga pallaadiumi juuresolekul, et saada 1, 3-butadieen. Pallaadiumi kasutatakse ka pooljuhtide tootmisel, eriti süsiniknanotorude katalüütilises kasvus.
5- Vaskatalüsaatorid:
Vaskatalüsaatoreid kasutatakse tavaliselt metanooli, laialdaselt kasutatava tööstuskemikaali, tootmisel. Selles reaktsioonis reageerivad süsinikmonooksiid ja gaas vesinik vaskatalüsaatori kohal kõrgel temperatuuril ja rõhul metanooli saamiseks. Vaskatalüsaatoreid kasutatakse ka erinevate orgaaniliste kemikaalide, sealhulgas vinüülatsetaadi ja atseetaldehüüdi tootmisel.
**Järeldus:
Metallkatalüsaatoritel on oluline roll erinevates tööstusprotsessides toimuvates keemilistes reaktsioonides. Need kiirendavad keemilisi reaktsioone, vähendavad energiakulu ja suurendavad tootlikkust. Metallkatalüsaatorid on saadaval mitut tüüpi, sealhulgas plaatina, raua, nikli, pallaadiumi, vase jt. Nende erinevat tüüpi katalüsaatorite ja nende rakenduste mõistmine on keemiliste reaktsioonide potentsiaali vabastamiseks erinevates tööstusharudes ülioluline.
