Dahil sa mabilis na pag-unlad ng industriya, ang mga catalytic reaction ay lalong humihiling sa paggawa ng kemikal, mechanical engineering, at metalurhiya. Salamat sa paggamit ng mga catalyst, posibleng gawing mahalagang produkto ang mababang uri ng hilaw na materyales.
Kahalagahan
Ang mga reaksyon ng catalytic ay nakikilala sa pamamagitan ng iba't ibang mga ahente na ginamit. Sa organic synthesis, nag-aambag sila sa isang makabuluhang acceleration ng dehydrogenation, hydrogenation, hydration, oxidation, at polymerization. Ang katalista ay maaaring ituring na isang "bato ng pilosopo" na ginagawang mga natapos na produkto ang mga hilaw na materyales: mga hibla, gamot, kemikal, pataba, panggatong, plastik.
Ang mga catalytic na reaksyon ay ginagawang posible na makakuha ng maraming produkto, kung wala ang normal na buhay at aktibidad ng tao ay imposible.
Binibigyang-daan ka ng Catalysis na pabilisin ang mga prosesolibu-libo at milyon-milyong beses, kaya naman ito ay kasalukuyang ginagamit sa 91% ng iba't ibang industriya ng kemikal.
Mga kawili-wiling katotohanan
Maraming modernong prosesong pang-industriya, tulad ng synthesis ng sulfuric acid, ay maaari lamang isagawa gamit ang isang catalyst. Tinitiyak ng isang malawak na iba't ibang mga ahente ng catalytic ang paglikha ng mga langis ng motor para sa industriya ng automotive. Noong 1900, sa unang pagkakataon sa isang pang-industriya na sukat, isang catalytic synthesis ng margarine mula sa mga hilaw na materyales ng gulay (sa pamamagitan ng hydrogenation) ay isinagawa.
Mula noong 1920, isang mekanismo ang binuo para sa mga catalytic reactions sa paggawa ng mga fiber at plastic. Ang isang mahalagang kaganapan ay ang catalytic production ng mga ester, olefin, carboxylic acid, pati na rin ang iba pang panimulang materyales para sa paggawa ng mga polymer compound.
Pagpino ng langis
Mula noong kalagitnaan ng huling siglo, ang mga catalytic reaction ay ginamit sa pagdadalisay ng langis. Ang pagproseso ng mahalagang likas na yaman na ito ay nagsasangkot ng ilang mga catalytic na proseso nang sabay-sabay:
- reforming;
- cracking;
- hydrosulfonation;
- polymerization;
- hydrocracking;
- alkylation.
Mula noong katapusan ng huling siglo, naging posible nang bumuo ng catalytic converter upang mabawasan ang mga emisyon ng tambutso sa atmospera.
Ilang Nobel Prize ang iginawad para sa trabaho sa catalysis at mga kaugnay na larangan.
Praktikal na kaugnayan
Ang catalytic reaction ay anumang proseso na kinabibilangan ng paggamit ng mga accelerators (catalysts). Upang masuri ang praktikal na kahalagahan ng naturang mga pakikipag-ugnayan, maaaring banggitin bilang isang halimbawa ang mga reaksyon na nauugnay sa nitrogen at mga compound nito. Dahil ang halagang ito ay napakalimitado sa kalikasan, ang paglikha ng protina ng pagkain nang walang paggamit ng sintetikong ammonia ay napakaproblema. Nalutas ang problema sa pagbuo ng proseso ng catalytic ng Haber-Bosch. Ang paggamit ng mga catalyst ay patuloy na lumalawak, na ginagawang posible upang mapataas ang kahusayan ng maraming mga teknolohiya.
Paggawa ng ammonia
Isaalang-alang natin ang ilang catalytic reactions. Ang mga halimbawa mula sa inorganic na kimika ay ibinibigay batay sa mga pinakakaraniwang industriya. Ang synthesis ng ammonia ay isang exothermic, nababaligtad na reaksyon, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbawas sa dami ng gas na sangkap. Ang proseso ay nagaganap sa isang katalista, na kung saan ay porous na bakal na may pagdaragdag ng aluminyo oksido, k altsyum, potasa, silikon. Aktibo at stable ang naturang catalyst sa hanay ng temperatura na 650-830K.
Hindi na mababawi ang pagpapadala nito ng mga sulfur compound, sa partikular na carbon monoxide (CO). Sa nakalipas na ilang dekada, salamat sa pagpapakilala ng mga makabagong teknolohiya, ang presyon ay nabawasan nang malaki. Halimbawa, ginawa ang isang converter na nagbibigay-daan sa iyong babaan ang indicator ng presyon sa 8106 - 15106 Pa.
Ang modernisasyon ng front circuit ay makabuluhang nabawasan ang posibilidad na makahanap ng mga catalytic poison dito - mga sulfur compound,chlorine. Ang mga kinakailangan para sa katalista ay tumaas din nang malaki. Kung kanina ay ginawa ito sa pamamagitan ng pagtunaw ng mga iron oxide (scale), pagdaragdag ng magnesium at calcium oxides, ngayon ay gumaganap ang cob alt oxide bilang isang bagong activator.
Oxidation of ammonia
Ano ang mga katangian ng catalytic at non-catalytic na reaksyon? Maaaring isaalang-alang ang mga halimbawa ng mga prosesong nakadepende sa pagdaragdag ng ilang mga sangkap batay sa oksihenasyon ng ammonia:
4NH3+ 5O2=4NO+ 6H2O.
Posible ang prosesong ito sa temperatura na humigit-kumulang 800°C, pati na rin ang isang selective catalyst. Upang mapabilis ang pakikipag-ugnayan, ginagamit ang platinum at ang mga haluang metal nito na may mangganeso, bakal, kromo, at kob alt. Sa kasalukuyan, ang pangunahing pang-industriya na katalista ay isang pinaghalong platinum na may rhodium at palladium. Ginawang posible ng diskarteng ito na makabuluhang bawasan ang gastos ng proseso.
Pagbubulok ng tubig
Isinasaalang-alang ang mga equation ng catalytic reactions, hindi maaaring balewalain ng isa ang reaksyon ng pagkuha ng gaseous oxygen at hydrogen sa pamamagitan ng water electrolysis. Ang proseso ay nagsasangkot ng malaking gastos sa enerhiya, kaya ito ay madalang na ginagamit sa isang pang-industriyang antas.
Metal platinum na may laki ng particle na humigit-kumulang 5-10 nm (nanoclusters) ay gumaganap bilang pinakamainam na accelerator para sa naturang proseso. Ang pagpapakilala ng naturang sangkap ay nagpapabilis sa agnas ng tubig sa pamamagitan ng 20-30 porsyento. Kasama sa iba pang benepisyo ang katatagan ng platinum carbon monoxide catalyst.
Noong 2010isang pangkat ng mga Amerikanong siyentipiko ang nakatanggap ng murang katalista na nagpapababa ng pagkonsumo ng enerhiya para sa electrolysis ng tubig. Sila ay naging isang tambalan ng nikel at boron, ang halaga nito ay makabuluhang mas mababa kaysa sa platinum. Ang boron-nickel catalyst ay pinahahalagahan sa paggawa ng pang-industriyang hydrogen.
Synthesis ng aluminum iodide
Kunin ang asin na ito sa pamamagitan ng pag-react ng aluminum powder na may iodine. Ang isang patak ng tubig ay sapat na upang kumilos bilang isang katalista upang simulan ang isang kemikal na reaksyon.
Una, ang aluminum oxide film ay nagsisilbing accelerator ng proseso. Ang yodo, na natutunaw sa tubig, ay bumubuo ng pinaghalong hydroiodic at iodic acid. Ang acid, naman, ay natutunaw ang aluminum oxide film, na kumikilos bilang isang catalyst para sa proseso ng kemikal.
Ibuod
Taon-taon, tumataas ang sukat ng paggamit ng mga prosesong catalytic sa iba't ibang larangan ng modernong industriya. Ang mga katalista ay hinihiling na nagpapahintulot sa iyo na i-neutralize ang mga sangkap na mapanganib sa kapaligiran. Ang papel ng mga compound na kinakailangan para sa paggawa ng mga sintetikong hydrocarbon mula sa karbon at gas ay lumalaki din. Nakakatulong ang mga bagong teknolohiya na bawasan ang mga gastos sa enerhiya sa industriyal na produksyon ng iba't ibang substance.
Salamat sa catalysis, posibleng makakuha ng mga polymer compound, mga produktong may mahalagang katangian, gawing makabago ang mga teknolohiya para sa pag-convert ng gasolina sa elektrikal na enerhiya, synthesize ang mga sangkap na kinakailangan para sabuhay at gawain ng tao.
