催化劑加快反應(yīng)速率的原因與溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響是根本不同的.催化劑可以改變反應(yīng)的路線,降低反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)增大,反應(yīng)速率加快.
催化作用可分為均相催化和非均相催化兩種.如果催化劑和反應(yīng)物同處于氣態(tài)或液態(tài),即為均相催化.若催化劑為固態(tài)物質(zhì),反應(yīng)物是氣態(tài)或液態(tài)時(shí),即稱(chēng)為非均相催化.
在均相催化中,催化劑跟反應(yīng)物分子或離子通常結(jié)合形成不穩(wěn)定的中間物即活化絡(luò)合物.這一過(guò)程的活化能通常比較低,因此反應(yīng)速率快,然后中間物又跟另一反應(yīng)物迅速作用(活化能也較低)生成最終產(chǎn)物,并再生出催化劑.該過(guò)程可表示為：
A＋B=AB(慢)A＋C=AC(快)AC＋B=AB＋C(快)
式中A、B為反應(yīng)物,AB為產(chǎn)物,C為催化劑.
由于反應(yīng)的途徑發(fā)生了改變,將一步進(jìn)行的反應(yīng)分為兩步進(jìn)行,兩步反應(yīng)的活化能之和也遠(yuǎn)比一步反應(yīng)的低.該理論被稱(chēng)為“中間產(chǎn)物理論”.
在非均相催化過(guò)程中,催化劑是固體物質(zhì),固體催化劑的表面存在一些能吸附反應(yīng)物分子的特別活躍中心,稱(chēng)為活化中心.反應(yīng)物在催化劑表面的活性中心形成不穩(wěn)定的中間化合物,從而降低了原反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)能迅速進(jìn)行.催化劑表面積越大,其催化活性越高.因此催化劑通常被做成細(xì)顆粒狀或?qū)⑵涓捷d在多孔載體上.許多工業(yè)生產(chǎn)中都使用了這種非均相催化劑,如石油裂化,合成氨等,使用大量的金屬氧化物固體催化劑.該理論稱(chēng)為“活化中心理論”.
催化劑可以同樣程度地加快正、逆反應(yīng)的速率,不能使化學(xué)平衡移動(dòng),不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率.
請(qǐng)注意加快逆反應(yīng)也就是減慢反應(yīng)速率,這種催化劑也叫負(fù)催化劑!