Các Chất Xúc Tác Trong Hóa Học và Những Vai Trò Của Chúng
Thế nào là chất xúc tác , có những loại chất xúc tác nào , vai trò của chất xúc tác ra sao, hãy cùng hóa chất Hanimex tìm hiểu chỉ tiết về vấn đề này nhé.
Chất xúc tác là gì ?
Quá trình xúc tác là quá trình làm thay đổi tốc độ của một phản ứng hóa học của một hay nhiều chất phản ứng, nhờ vào sự tham gia của một chất thêm vào gọi là chất xúc tác. Không giống các chất phản ứng khác trong phản ứng hóa học, một chất xúc tác không bị mất đi trong quá trình phản ứng.
Với một chất xúc tác, cần ít năng lượng giải phóng hơn để đạt được trạng thái trung gian, nhưng tổng năng lượng giải phóng từ chất phản ứng sang chất tạo thành không đổi, có thể tăng tốc độ phản ứng hoá học lên nhiều lần, hàng chục lần, hàng trăm lần, nên rút ngắn được thời gian, tăng cao hiệu suất sản xuất. Chất xúc tác sinh học [hay còn gọi là Enzym] là protein đẩy nhanh tốc độ phản ứng hóa học.
Chất xúc tác vật lý là chất có tác dụng thay đổi tính chất vật lý của chất bị tác dụng. Điển hình là các chất bôi trơn hoặc chất gây đông tụ.
Các loại chất xúc tác trong hóa học
Tùy theo trạng thái của các thành phần trong phản ứng mà người ta chia các phản ứng xúc tác ra làm xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể. Một loại xúc tác đặc biệt khác đó là xúc tác men. Xúc tác men có thể là xúc tác đồng thể hoặc di thể. Xúc tác đồng thể thường gặp là xúc tác axit – bazơ. Ngoài ra còn có xúc tác nucleofil, xúc tác electrofil, xúc tác bằng phức kim loại chuyển tiếp hoặc ion của nó…
Xúc tác đồng thể
Xúc tác đồng thể là xúc tác trong đó chất xúc tác ở cùng pha với chất phản ứng.
Một số ví dụ về xúc tác đồng thể:
Thuyết xúc tác đồng thể
Shpitalsky trình bày năm điểm về thuyết xúc tác đồng thể:
- Chất xúc tác tương tác với chất phản ứng hình thành sản phẩm trung gian kém bền.
- Sự hình thành sản phẩm trung gian là phản ứng thuận nghịch diễn ra nhanh.
- Sản phẩm trung gian phân hủy chậm, không thuận nghịch hình thành sản phẩm cuối giải phóng ra chất xúc tác.
- Tốc độ chung của phản ứng tỷ lệ với nồng độ của sản phẩm trung gian, chứ không tỷ lệ với nồng độ chất phản ứng.
- Nồng độ chất xúc tác ở trạng thái tự do nằm cân bằng với nồng độ sản phẩm trung gian
Xúc tác axít-bazơ
Phản ứng trong dung dịch đặc biệt đối với hợp chất hữu cơ được xúc tác bằng axit, bazơ rất nhiều. Ðó là phản ứng có sự tham gia của nước, ancol, amin. Các phản ứng có đặc trưng axit như thủy phân, ancol hóa, amoniac hóa, những phản ứng có sự tham gia của nhóm cacbonyl như andehyt, axit hữu cơ và dẫn xuất của chúng.
Phản ứng tự xúc tác
Phản ứng mà tốc độ nó tăng lên do tác dụng chính chất phản ứng, có thể là chất đầu hoặc sản phẩm, gọi là phản ứng tự xúc tác. Phản ứng thủy phân este hóa, axít hữu cơ và rượu, phản ứng tự cảm ứng. Ví dụ:
Đây là phản ứng xúc tác axít.
Xúc tác men
Loại men [ferments, enzymes] cùng được làm chất xúc tác [xúc tác sinh hóa].Men là chất xúc tác có nguồn gốc protein, nghĩa là những phân tử được cấu tạo từ amin axit và có cấu trúc không gian xác định của mạch polypeptit. Tác dụng xúc tác là nhờ các quá trình lên men. Ðó là những quá trình trong đó xảy ra sự thay đổi thành phần hóa học các chất gây ra do kết quả hoạt động của những vi sinh vật nào đó, ví dụ men rượu, nấm hoặc vi khuẩn. Trong những trường hợp này những chất men do vi sinh vật tạo ra là những yếu tố hoạt động xúc tác. chất men vẫn giữ được tính hoạt động và khả năng tác dụng của nó khi lấy nó ra khỏi vi sinh vật.
Xúc tác dị thể
Xúc tác dị thể là xúc tác trong đó chất xúc tác ở khác pha với chất phản ứng.Chất xúc tác dị thể thường là chất rắn và phản ứng xảy ra trên bề mặt chất xúc tác. Thường gặp nhất là những hệ xúc tác dị thể gồm pha rắn và pha khí [các chất tham gia phản ứng và sản phẩm phản ứng].
Ðặc điểm của phản ứng xúc tác dị thể là phản ứng diễn ra nhiều giai đoạn, có hai đặc trưng:
- Quá trình xảy ra ở lớp đơn phân tử trên bề mặt chất xúc tác. Ðặc trưng này thể hiện ở chỗ trong xúc tác dị thể thì khuếch tán và hấp phụ đóng vai trò quan trọng.
- Chất xúc tác không phải là những phân tử, ion riêng rẽ mà là một tổ hợp những nguyên tử, ion.
Chất kích thích và ức chế xúc tác trong hóa học
Các chất làm giảm tác dụng của chất xúc tác được gọi là chất ức chế xúc tác nếu có thể đảo ngược và chất độc xúc tác nếu không thể đảo ngược. Chất xúc tiến là những chất làm tăng hoạt động xúc tác, mặc dù bản thân chúng không phải là chất xúc tác.
Các chất ức chế đôi khi được gọi là “chất xúc tác tiêu cực” vì chúng làm giảm tốc độ phản ứng. [34] Tuy nhiên, chất ức chế thuật ngữ được ưa thích vì chúng không hoạt động bằng cách đưa ra một đường phản ứng có năng lượng kích hoạt cao hơn; điều này sẽ không làm giảm tốc độ vì phản ứng sẽ tiếp tục xảy ra bởi con đường không được xúc tác. Thay vào đó, họ hành động hoặc bằng cách vô hiệu hóa các chất xúc tác, hoặc bằng cách loại bỏ các chất trung gian phản ứng như các gốc tự do.
Các chất ức chế có thể sửa đổi tính chọn lọc ngoài tỷ lệ. Ví dụ, trong quá trình khử alkynes thành anken , chất xúc tác palladi [Pd] một phần “bị nhiễm độc” với acetate chì [II] [Pb [CH 3 CO 2 ] 2 ] có thể được sử dụng. Nếu không khử hoạt tính xúc tác, anken được tạo ra sẽ tiếp tục bị khử thành ankan .
Chất ức chế có thể tạo ra hiệu ứng này bằng cách, ví dụ, chỉ nhiễm độc có chọn lọc một số loại trang hoạt động nhất định. Một cơ chế khác là sửa đổi hình học bề mặt. Ví dụ, trong các hoạt động hydro hóa, các mặt phẳng lớn có chức năng bề mặt kim loại là các vị trí xúc tác hydro hóa trong khi các vị trí xúc tác hydro hóa các chất không bão hòa nhỏ hơn. Do đó, một chất độc bao phủ bề mặt một cách ngẫu nhiên sẽ có xu hướng làm giảm số lượng các mặt phẳng lớn không bị nhiễm bẩn nhưng để lại các vị trí nhỏ hơn theo tỷ lệ miễn phí, do đó thay đổi độ chọn lọc hydro hóa và hydro hóa. Nhiều cơ chế khác cũng có thể.
Các nhà quảng bá có thể che phủ bề mặt để ngăn chặn việc sản xuất một loại than cốc, hoặc thậm chí chủ động loại bỏ vật liệu đó [ví dụ, rhenium trên bạch kim trong nền tảng ]. Chúng có thể hỗ trợ sự phân tán của vật liệu xúc tác hoặc liên kết với thuốc thử.
TAGs : phương hidro triolein thu 8 9kg stearin biết h=80
Hóa học đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống, những phản ứng hóa học giúp chúng ta giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến các chất. Để tìm hiểu về cân bằng hóa học cũng như những yếu tố ảnh hưởng đến sự cân bằng, đừng bỏ qua bài viết sau đây của Toppy các bạn nhé.
Thế nào là cân bằng hóa học?
Cân bằng hóa học là gì là câu hỏi rất nhiều bạn đọc thắc mắc. Về cơ bản, đây là một trạng thái của những phản ứng thuận nghịch. Ở trong cùng một đơn vị thời gian thì chất phản ứng cùng với chất sản phẩm đều có nồng độ không thay đổi. Nói cách khác, tại trạng thái cân bằng của phản ứng, phản ứng thuận và nghịch vẫn sẽ tiếp tục xảy ra và với những tốc độ bằng nhau, do đó tính chất của phản ứng sẽ không có sự thay đổi có thể quan sát được.
Cân bằng hóa học là một trạng thái của những phản ứng thuận nghịch
Để cân bằng phương trình hóa học, hãy thực hiện theo biểu thức sau đây:
nA + mB ↔ pC + qD
Phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch
Tiếp theo, hãy cùng Toppy tìm hiểu về các loại phản ứng một chiều và phản ứng thuận nghịch nhé.
>>> Tìm hiểu thêm: Tốc độ phản ứng hóa học hóa 10 – lý thuyết, phương pháp giải bài tập
Phản ứng một chiều
Phản ứng một chiều là một loại phản ứng chỉ diễn ra từ trái sang phải. Trong phản ứng một chiều, những chất tham gia phản ứng sẽ phải biến đổi để tạo thành chất sản phẩm nhưng không xảy ra theo chiều ngược lại.
Ví dụ phương trình cân bằng phản ứng hóa học: H2 + Cl2 → 2HCl
Phản ứng thuận nghịch
Phản ứng thuận nghịch còn được gọi là phản ứng hai chiều. Trong phản ứng thuận nghịch, chất phản ứng sẽ phải biến đổi để có thể trở thành chất sản phẩm và ngược lại, chất sản phẩm cũng sẽ biến đổi để tạo thành chất phản ứng.
Ví dụ một phương trình cân bằng hóa học lớp 10 phổ biến: Cl2 + H2O ⇆ HCl + HClO
Trong phương trình này, mũi tên từ trái sang phải là phản ứng hóa học theo chiều thuận, chất Cl2 tác dụng với H2O cho ra chất HCl + HClO. Ngược lại, mũi tên theo chiều từ phải sang trái là phản ứng hóa học theo chiều nghịch, 2 chất HCl và HClO cũng tác dụng với nhau tạo nên Cl2 và H2O.
Những yếu tố ảnh hưởng đến sự cân bằng
>>> Tìm hiểu thêm về sự điện ly hóa
Sự cân bằng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Theo nhà hóa học người Pháp Le Chatelier thì khi mà một phản ứng thuận nghịch đang ở trong trạng thái cân bằng lại chịu những tác động bên ngoài như nồng độ, áp suất và nhiệt độ thì phản ứng sẽ chuyển dịch cân bằng theo chiều được làm giảm tác động bên ngoài. Nguyên lý này được gọi là nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier.
Sự cân bằng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, nồng độ và áp suất
Ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ
Khi một hệ phản ứng đang ở trạng thái cân bằng mà chúng ta thay đổi nhiệt độ của hệ cân bằng đó, sự cân bằng trong hóa học của phản ứng sẽ được dịch chuyển theo chiều có thể chống lại sự thay đổi từ tác động bên ngoài đó.
Ảnh hưởng của yếu tố áp suất
Khi thay đổi yếu tố áp suất của một hệ phản ứng thì sự chuyển dịch cân bằng để chống lại tác nhân thay đổi bên ngoài sẽ có kết quả như sau:
- Khi P tăng thì hệ cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều P giảm.
- Khi P giảm thì hệ cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều P tăng.
Ảnh hưởng của yếu tố nồng độ
Nếu một hệ phản ứng hóa học đang ở trong trạng thái cân bằng mà nồng độ của một trong các chất của phản ứng bị thay đổi thì hệ cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều hướng chống lại sự thay đổi đó.
Chất xúc tác đóng vai trò gì trong cân bằng hóa học?
Các chất xúc tác không thể làm chuyển dịch hệ cân bằng [không thể biến đổi nồng độ của những chất trong hệ phản ứng và không thể làm biến đổi hằng số cân bằng].
Cân bằng của hệ đồng thể và hệ dị thể
Cân bằng của hệ đồng thể
Trong hệ đồng thể, tại mọi vị trí khác nhau của hệ thì tính chất hóa học và tính chất lý học đều là như nhau. Hằng số cân bằng K trong phản ứng hoàn toàn chỉ phụ thuộc vào yếu tố nhiệt độ và không bị tác động bởi 2 yếu tố khác là nồng độ và áp suất.
Cân bằng của hệ dị thể
Ngược lại với hệ đồng thể, trong hệ dị thể, tại mọi vị trí khác nhau của hệ thì tính chất hóa học và lý học đều khác nhau hoàn toàn. Trong hệ dị thể, nồng độ của những chất rắn cũng tương đương với hằng số.
Cân bằng hóa học có vai trò gì trong cuộc sống?
Trong cuộc sống, người ta sẽ dựa trên những yếu tố tác động đến tốc độ phản ứng và sự chuyển dịch của hệ cân bằng để nghiên cứu, chọn lọc, từ đó nâng cao hiệu suất của các hoạt động sản xuất hóa học.
Vai trò quan trọng trong sản xuất
Cân bằng hóa học đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống. Đặc biệt là trong học tập, các bạn cần phải nắm được những yếu tố ảnh hưởng đến sự cân bằng để hiểu rõ hơn về các phương trình. Để tìm hiểu thêm về hóa học, hãy truy cập ngay vào trang web //toppy.vn/ nhé.
>> Đọc thêm các bài viết cùng chủ đề:
Giải pháp toàn diện giúp con đạt điểm 9-10 dễ dàng cùng Toppy
Với mục tiêu lấy học sinh làm trung tâm, Toppy chú trọng việc xây dựng cho học sinh một lộ trình học tập cá nhân, giúp học sinh nắm vững căn bản và tiếp cận kiến thức nâng cao nhờ hệ thống nhắc học, thư viện bài tập và đề thi chuẩn khung năng lực từ 9 lên 10.
Kho học liệu khổng lồ
Kho video bài giảng, nội dung minh hoạ sinh động, dễ hiểu, gắn kết học sinh vào hoạt động tự học. Thư viên bài tập, đề thi phong phú, bài tập tự luyện phân cấp nhiều trình độ.Tự luyện – tự chữa bài giúp tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian học. Kết hợp phòng thi ảo [Mock Test] có giám thị thật để chuẩn bị sẵn sàng và tháo gỡ nỗi lo về bài thi IELTS.
Học online cùng Toppy
Nền tảng học tập thông minh, không giới hạn, cam kết hiệu quả
Chỉ cần điện thoại hoặc máy tính/laptop là bạn có thể học bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu. 100% học viên trải nghiệm tự học cùng TOPPY đều đạt kết quả như mong muốn. Các kỹ năng cần tập trung đều được cải thiện đạt hiệu quả cao. Học lại miễn phí tới khi đạt!
Tự động thiết lập lộ trình học tập tối ưu nhất
Lộ trình học tập cá nhân hóa cho mỗi học viên dựa trên bài kiểm tra đầu vào, hành vi học tập, kết quả luyện tập [tốc độ, điểm số] trên từng đơn vị kiến thức; từ đó tập trung vào các kỹ năng còn yếu và những phần kiến thức học viên chưa nắm vững.
Trợ lý ảo và Cố vấn học tập Online đồng hành hỗ trợ xuyên suốt quá trình học tập
Kết hợp với ứng dụng AI nhắc học, đánh giá học tập thông minh, chi tiết và đội ngũ hỗ trợ thắc mắc 24/7, giúp kèm cặp và động viên học sinh trong suốt quá trình học, tạo sự yên tâm giao phó cho phụ huynh.