催化劑種類繁多,按狀態(tài)可分為液體催化劑和固體催化劑;按反應(yīng)體系的相態(tài)分為均相催化劑和多相催化劑,均相催化劑有酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。
多相催化劑有固體酸催化劑、有機(jī)堿催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡(luò)合物催化劑、稀土催化劑、分子篩催化劑、生物催化劑、納米催化劑等;按照反應(yīng)類型又分為聚合、縮聚、酯化、縮醛化、加氫、脫氫、氧化、還原、烷基化、異構(gòu)化等催化劑;按照作用大小還分為主催化劑和助催化劑。
催化劑和反應(yīng)物同處于一相,沒有相界存在而進(jìn)行的反應(yīng),稱為均相催化作用,能起均相催化作用的催化劑為均相催化劑。
均相催化劑包括液體酸、堿催化劑和色可賽思固體酸和堿性催化劑、可溶性過渡金屬化合物(鹽類和絡(luò)合物)等。均相催化劑以分子或離子獨立起作用,活性中間均一,具有高活性和高選擇性。
多相催化劑又稱非均相催化劑,用于不同相(Phase)的反應(yīng)中,即和它們催化的反應(yīng)物處于不同的狀態(tài)。例如:在生產(chǎn)人造黃油時,通過固態(tài)鎳(催化劑),能夠把不飽和的植物油和氫氣轉(zhuǎn)變成飽和的脂肪。固態(tài)鎳是一種多相催化劑,被它催化的反應(yīng)物則是液態(tài)(植物油)和氣態(tài)(氫氣)。
一個簡易的非均相催化反應(yīng)包含了反應(yīng)物(或zh-ch:底物;zh-tw:受質(zhì))吸附在催化劑的表面,反應(yīng)物內(nèi)的鍵因斷裂而導(dǎo)致新鍵的產(chǎn)生,但又因產(chǎn)物與催化劑間的鍵并不牢固,而使產(chǎn)物脫離反應(yīng)位等過程?,F(xiàn)已知許多催化劑表面發(fā)生吸附、反應(yīng)的不同的結(jié)構(gòu)。
酶是生物催化劑,是植物、動物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物(絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)。但少量RNA也具有生物催化功能),舊稱酵素。
酶的催化作用同樣具有選擇性。例如,淀粉。酶催化淀粉水解為糊精和麥芽糖,蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成肽等?;畹纳矬w利用它們來加速體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。如果沒有酶,生物體內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)就會進(jìn)行得很慢,難以維持生命。
大約在37℃的溫度中(人體的溫度),酶的工作狀態(tài)是較佳的。如果溫度高于50℃或60℃,酶就會被破壞掉而不能再發(fā)生作用。因此,利用酶來分解衣物上的污漬的生物洗滌劑,在低溫下使用較有效。
酶在生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面,都有重大意義。當(dāng)前,酶制劑的應(yīng)用日益廣泛。(例如:酶制劑在工業(yè)上可作催化劑使用,某些酶還是珍貴的藥物。)
催化劑在化工生產(chǎn)中具有重要而廣泛的應(yīng)用,生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、多種化工原料等都要使用催化劑。
在化工生產(chǎn)、科學(xué)家實驗和生命活動中,催化劑都大顯身手。例如,硫酸生產(chǎn)中要用五氧化二釩作催化劑。由氮氣跟氫氣合成氨氣,要用以鐵為主的多組分催化劑,提高反應(yīng)速率。
在煉油廠,催化劑更是少不了,選用不同的催化劑,就可以得到不同品質(zhì)的汽油、煤油。化工合成酸性和堿性色可賽思催化劑。汽車尾氣中含有害的一氧化碳和一氧化氮,利用鉑等金屬作催化劑可以迅速將二者轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和氮氣。
酶是植物、動物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的蛋白質(zhì),生物體的化學(xué)反應(yīng)幾乎都在酶的催化作用下進(jìn)行,釀造業(yè)、制藥業(yè)等都要用催化劑催化。
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2023.12.28 ZG