常用干燥劑的性能和用途如下:
1、濃H2SO4:具有強(qiáng)烈的吸水性,常用來(lái)除去不與H2SO4反應(yīng)的氣體中的水分.例如常作為H2、O2、CO、SO2、N2、HCl、CH4、CO2、Cl2等氣體的干燥劑.
2、無(wú)水氯化鈣:因其價(jià)廉、干燥能力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用.干燥速度快,能再生,脫水溫度473K.一般用以填充干燥器和干燥塔,干燥藥品和多種氣體.不能用來(lái)干燥氨、酒精、胺、酰、酮、醛、酯等.
3、無(wú)水硫酸鎂:有很強(qiáng)的干燥能力,吸水后生成MgSO4.7H2O.吸水作用迅速,效率高,價(jià)廉,為一良好干燥劑.常用來(lái)干燥有機(jī)試劑.
4、固體氫氧化鈉和堿石灰:吸水快、效率高、價(jià)格便宜,是極佳的干燥劑,但不能用以干燥酸性物質(zhì).黨用來(lái)干燥氫氣、氧氣、氨和甲烷等氣體.
5、變色硅膠:常用來(lái)保持儀器、天平的干燥.吸水后變紅.失效的硅膠可以經(jīng)烘干再生后繼續(xù)使用.可干燥胺、NH3、 O2、 N2等
6、活性氧化鋁(Al2O3):吸水量大、干燥速度快,能再生(400 -500K烘烤).
7、無(wú)水硫酸鈉:干燥溫度必須控制在30℃以內(nèi),干燥性比無(wú)水硫酸鎂差.
8、硫酸鈣:可以干燥H2 .O2 .CO2 .CO 、N2 .Cl2、HCl 、H2S、 NH3、 CH4等
催化劑
定義:根據(jù)IUPAC于1981年提出的定義,催化劑是一種物質(zhì),它能夠加速反應(yīng)的速率而不改變?cè)摲磻?yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由焓變化.這種作用稱為催化作用.涉及催化劑的放映為催化反應(yīng).
催化劑(catalyst)會(huì)誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生改變,而使化學(xué)反應(yīng)變快或者在較低的溫度環(huán)境下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng).
我們可在波茲曼分布(Boltzmann distribution)與能量關(guān)系圖(energy profile diagram)中觀察到,催化劑可使化學(xué)反應(yīng)物在不改變的情形下,經(jīng)由只需較少活化能(activation energy)的路徑來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng).而通常在這種能量下,分子不是無(wú)法完成化學(xué)反應(yīng),不然就是需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成化學(xué)反應(yīng).但在有催化劑的環(huán)境下,分子只需較少的能量即可完成化學(xué)反應(yīng).
催化劑有三種類(lèi)型,它們是:均相催化劑、多相催化劑和生物催化劑.
均相催化劑和它們催化的反應(yīng)物處于同一種物態(tài)(固態(tài)、液態(tài)、或者氣態(tài)).例如:如果反應(yīng)物是氣體,那么催化劑也會(huì)是一種氣體.笑氣(四氧化二氮)是一種惰性氣體,被用來(lái)作為麻醉劑.然而,當(dāng)它與氯氣和日光發(fā)生反應(yīng)時(shí),就會(huì)分解成氮?dú)夂脱鯕?這時(shí),氯氣就是一種均相催化劑,它把本來(lái)很穩(wěn)定的笑氣分解成了組成元素.
多相催化劑和它們催化的反應(yīng)物處于不同的狀態(tài).例如:在生產(chǎn)人造黃油時(shí),通過(guò)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).
酶是生物催化劑.活的生物體利用它們來(lái)加速體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng).如果沒(méi)有酶,生物體內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)就會(huì)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)是最佳的.如果溫度高于50℃或60℃,酶就會(huì)被破壞掉而不能再發(fā)生作用.因此,利用酶來(lái)分解衣物上的污漬的生物洗滌劑,在低溫下使用最有效.
催化劑分均相催化劑與非均相催化劑.非均相催化劑呈現(xiàn)在不同相(Phase)的反應(yīng)中(例如:固態(tài)催化劑在液態(tài)混合反應(yīng)),而均相催化劑則是呈現(xiàn)在同一相的反應(yīng)(例如:液態(tài)催化劑在液態(tài)混合反應(yīng)).一個(gè)簡(jiǎn)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)的鍵因十分的脆弱而導(dǎo)致新的鍵產(chǎn)生,但又因產(chǎn)物與催化劑間的鍵并不牢固,而使產(chǎn)物出現(xiàn).目前已知許多表反應(yīng)發(fā)生吸附反應(yīng)的不同可能性的結(jié)構(gòu)位置.
僅僅由于本身的存在就能加快或減慢化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的組成和質(zhì)量并不改變的物質(zhì)就叫催化劑.催化劑跟反應(yīng)物同處于均勻的氣相或液相時(shí),叫做單相催化作用;催化劑跟反應(yīng)物屬不同相時(shí),叫做多相催化作用.
人們利用催化劑,可以提高化學(xué)反應(yīng)的速度,這被稱為催化反應(yīng).大多數(shù)催化劑都只能加速某一種化學(xué)反應(yīng),或者某一類(lèi)化學(xué)反應(yīng),而不能被用來(lái)加速所有的化學(xué)反應(yīng).催化劑并不會(huì)在化學(xué)反應(yīng)中被消耗掉.不管是反應(yīng)前還是反應(yīng)后,它們都能夠從反應(yīng)物中被分離出來(lái).不過(guò),它們有可能會(huì)在反應(yīng)的某一個(gè)階段中被消耗,然后在整個(gè)反應(yīng)結(jié)束之前又重新產(chǎn)生.
使化學(xué)反應(yīng)加快的催化劑,叫做正催化劑;使化學(xué)反應(yīng)減慢的催化劑,叫做負(fù)催化劑.例如,酯和多糖的水解,常用無(wú)機(jī)酸作正催化劑;二氧化硫氧化為三氧化硫,常用五氧化二釩作正催化劑,這種催化劑是固體,反應(yīng)物為氣體,形成多相的催化作用,因此,五氧化二釩也叫做觸媒或接觸劑;食用油脂里加入0.01%~0.02%沒(méi)食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸敗,在這里,沒(méi)食子酸正丙酯是一種負(fù)催化劑(也叫做緩化劑或抑制劑).
目前,對(duì)催化劑的作用還沒(méi)有完全弄清楚.在大多數(shù)情況下,人們認(rèn)為催化劑本身和反應(yīng)物一起參加了化學(xué)反應(yīng),降低了反應(yīng)所需要的活化能.有些催化反應(yīng)是由于形成了很容易分解的“中間產(chǎn)物”,分解時(shí)催化劑恢復(fù)了原來(lái)的化學(xué)組成,原反應(yīng)物就變成了生成物.有些催化反應(yīng)是由于吸附作用,吸附作用僅能在催化劑表面最活潑的區(qū)域(叫做活性中心)進(jìn)行.活性中心的區(qū)域越大或越多,催化劑的活性就越強(qiáng).反應(yīng)物里如有雜質(zhì),可能使催化劑的活性減弱或失去,這種現(xiàn)象叫做催化劑的中毒.
催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響非常大,有的催化劑可以使化學(xué)反應(yīng)速率加快到幾百萬(wàn)倍以上.催化劑一般具有選擇性,它僅能使某一反應(yīng)或某一類(lèi)型的反應(yīng)加速進(jìn)行.例如,加熱時(shí),甲酸發(fā)生分解反應(yīng),一半進(jìn)行脫水,一半進(jìn)行脫氫:
HCOOH=H2O+CO
HCOOH=H2+CO2
如果用固體Al2O3作催化劑,則只有脫水反應(yīng)發(fā)生;如果用固體ZnO作催化劑,則脫氫反應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行.這種現(xiàn)象說(shuō)明,不同性質(zhì)的催化劑只能各自加速特定類(lèi)型的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程.因此,我們利用催化劑的選擇性,可使化學(xué)反應(yīng)主要向某一方向進(jìn)行.
在催化反應(yīng)里,人們往往加入催化劑以外的另一物質(zhì),以增強(qiáng)催化劑的催化作用,這種物質(zhì)叫做助催化劑.助催化劑在化學(xué)工業(yè)上極為重要.例如,在合成氨的鐵催化劑里加入少量的鋁和鉀的氧化物作為助催化劑,可以大大提高催化劑的催化作用.
催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位,現(xiàn)在幾乎有半數(shù)以上的化工產(chǎn)品,在生產(chǎn)過(guò)程里都采用催化劑.例如,合成氨生產(chǎn)采用鐵催化劑,硫酸生產(chǎn)采用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產(chǎn)中,都采用不同的催化劑.
酶,是植物、動(dòng)物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的蛋白質(zhì),舊稱酵素.生物體的化學(xué)反應(yīng)幾乎都在酶的催化作用下進(jìn)行.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.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.目前,酶制劑的應(yīng)用日益廣泛.
有哪些物質(zhì)可以作為干燥劑的?還有哪些物質(zhì)可作為催化劑?
有哪些物質(zhì)可以作為干燥劑的?還有哪些物質(zhì)可作為催化劑?
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