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催化剂具有特殊的选择性

371 人参与  2020年11月20日 14:05  分类 : 化学知识  评论

催化剂具有特殊的选择性

同一反应物往往可能向不同的方向生成不同的产物。在这种情况下,通常一种催化剂在一定条件下只能对其中某一反应方向起催化作用。这种专门对某一化学反应起加速作用的性能,称为催化剂的选择性。

乙醇的催化转化是一个典型的例子。用各种适当的催化剂,在不同的条件下,从乙醇可以制得乙醛、乙烯、乙醚、丁二烯等二十余种产物。

在工业生产上经常利用催化剂的选择性使一些复杂反应朝需要的方向转化为产物,抑制:其他副反应,达到充分利用原料、得到纯净产品的效果。

比如,在250摄氏度时用乙烯氧化生成环氧乙烷,可能同时存在三个平行反应。乙烯被氧化成没有经济价值的CO2和H2O的反应的趋势最大但是如果用银为催化剂,则银选择性地大大加速了乙烯氧化力环氧乙烷的反应,而其它两个副反应的速度仍然很慢,这样就可获得较为满意的环氧乙烷的产率。

催化剂的这种选择性,在生物催化作用中更为突出。生物体内的化学反应,几乎都是在酶催化剂的作用下进行的,酶的选择性极高,即一种酶通常只能催化一种或一类反应,而且只能催化一种或一类反应物的转化。如脲酶只能催化尿素水解成为铵态氮,脂肪酶只能催化脂肪水解为脂肪酸和甘油等。人体内的三万多种酶都在常温常压下以极高的催化效率催化着各自的反应。由于酶催化剂具有如此突出的催化优良性能,它已成为工业生产的新技术和催化研究的重要方面。

催化剂具有特殊选择性的原因,主要是在催化剂的参与下,化学反应改变了反应途径,使反应经过一连串的活化中间产物而达到燉后产物。在这一连串的中间步骤中,反应物分子与催化剂表面活性中心的结合力不能太弱,也不能太强。太弱时不能引起反应物分子必要的变形而使其化学键松弛,不能达到降低活化能的目的,太强时,反应物与催化剂表面原子形成了稳定的化合物,使进一步反应发生困难。这就是说反应物与催化剂之间结合的能量要适当,这就是所谓的能量适应原理。


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本文标签:化学基础  

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