Chemie Referat über Katalysatoren in Handout Form

Hier eine kleine Themenübersicht ibzw. Referatsübersicht über chemische Katalysatoren.

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Katalysatoren

Ein Katalysator beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion, ohne sich dabei zu vernichten. Dies geschieht durch das Ändern der Kinetik, durch herabsetzen der Aktivierungsenergie, ohne dabei deren Thermodynamik zu verändern. Da sie Hin- und Rückreaktion gleichwertig beeinflussen (beschleunigen), ändern sie nichts am Gleichgewicht der Reaktion.

Es gibt verschiedene Katalysatortypen, einige werden nun erläutert.
Der Autokatalysator:
Eine Autokatalyse hat katalytische Wirkung auf die Reaktion selbst. Mit fortlaufender Bildung des Produkts und Katalysators wird die Reaktion weiter beschleunigt.
A + B → P + 2B

Bei einer Atombombenexplosion wird Uran U durch ein Neutron n gespalten, wobei 2 Neutronen frei werden (U+n→2n+Rest), die nun 2 Urankerne spalten können, was zu 4 Neutronen führt. Man erkennt also ein exponentielles Wachstum an Reaktion.
Die Reaktion kann mit sehr geringen Konzentrationen von B starten, was zunächst eine geringe Geschwindigkeit zur Folge hat. Mit zunehmender Konzentration von B wird die Reaktion dann jedoch immer schneller. Da aber A verbraucht wird, nimmt die Geschwindigkeit nachdem ein Maximum überschritten wird ab.

Der homogene Katalysator:
Von einem homogenen Katalysator spricht man, wenn das Edukt (Endprodukt einer chemischen Reaktion), den gleichen Aggregatzustand wie der Katalysator hat. Er wird besonders in der technischen Chemie verwendet und wird dadurch leicht von den heterogenen Katalysatoren unterschieden. Oft sind es Übergangsmetalle bei denen das zentrale Metallatom im Allgemeinen von Liganden komplexiert wird, wodurch es in seiner Funktion als Katalysator hauptsächlich Einfluss auf Selektivität und Umsatz einer Reaktion hat.
Die homogene Katalyse hat einige Vorteile gegenüber der heterogenen, da es weniger drastische Reaktionsbedingungen gibt(Temperatur und Druck) und die bessere Selektivität. Einziger Nachteil allerdings ist die Abtrennung des Katalysators vom Reaktionsgemisch da sich beide Stoffe im gleichen Zustand befinden. Oft werden diese dann durch speziellen Einsatz von Liganden heterogenisiert.

Der heterogene Katalysator:
Heterogene Katalysatoren sind anders. Der bei weitem am häufigsten eingesetzte Aggregatzustand heterogener Katalysatoren ist die feste Form. Der Katalysator (oder auch Kontakt) besteht entweder vollständig aus dem aktiven Stoff (sog. Vollkatalysatoren) oder die eigentlich wirksame aktive Komponente wird auf ein Trägermaterial aufgebracht, was dem häufigsten Fall entspricht.
Feststoffkatalysatoren werden oft zwei- oder drei-phasig in Kontakt gebracht.

Zwei-Phasig:
mit nur flüssigen oder nur gasförmigen Edukten + dem festen Katalysator

Drei-Phasig:
gasförmiges Edukt + flüssiges Edukt + fester Katalysator
Feststoffkatalysatoren unterscheidet man grob in Pulver-, Formkörper- und Monolithkatalysatoren.

Der Biokatalysator:
Biokatalysatoren sind im Allgemeinen polymere Biomoleküle, und beschleunigen biochemische Reaktionen in Organismen, indem sie die Aktivierungsenergie der Reaktionen herab- oder manchmal, was allerdings seltener der Fall ist, heraufsetzen. Da sie sich durch die Reaktion nicht verändern, können sie dadurch gut mehrere Mal hintereinander katalysieren. Jöns Jakob Berzelius (1779 – 1848), ein schwedischer Chemiker, der als Vater der modernen Chemie gilt, verwendete als erster wissentlich einen Biokatalysator zur Hydrolyse von Stärke.
Ein Beispiel sind Enzyme. Enzyme sind Proteine die eine große Rolle im Stoffwechsel aller lebenden Organismen spielen. Auch sie steuern und katalysieren eine chemische Reaktion. Vom Kopieren der Erbinformationen bis hin zu Verdauung.

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Ich hoffe ich konnte jemandem helfen ;)

Schrieb joe_a am 20.11.09 um 14:47 Uhr