淺淡催化劑

陸天紅

【摘要】催化反應無論在工業生產上還是在科學實驗中均應用非常廣泛，在中學化學中常常接觸到催化反應和催化劑，但由于在教材中介紹得比較少，許多學生對催化劑的認識比較模糊，和其它反應容易混淆，甚至會出現錯誤，為了在教學過程中準確無誤的講授和應用催化劑，現從分類、原理、特點等幾個方面加以闡述。

【關鍵詞】催化劑；催化作用

1、催化劑的定義和分類

凡能改變化學反應速率而本身的性質和質量在反應前后都沒有改變的物質叫催化劑。催化劑改變化學反應速率的作用叫催化作用。根據化學反應速率的加快或減慢，把催化劑分為正催化劑（加快的）通常也叫催化劑和負催化劑（減慢的）也叫阻催化劑；也根據反應物和催化劑的狀態分為均相催化、多相催化、酶催化等。化學反應速度的快慢，一方面取決于參加反應物質本身的結構、性質；另一方面也取決于反應的外界條件：溫度、壓力的控制及催化劑的選擇是否恰當。催化劑的催化作用是化學反應中一個十分復雜的問題，而這個問題至今仍是人們尚未十分清楚的。

2、催化劑的催化原理

部分學生往往認為催化劑在反應前后質量無變化是因為它沒有參加化學反應，許多實驗測定指出催化劑之所以能加快化學反應速率是因為它參與了反應過程，改變了原來的反應途徑，降低了反應的活化能，使反應加快。例如：反應：A+B—AB活化能為Ea，加入催化劑后的反應為A+K—AK，活化能為Ea1，AK+B-------AB+K（K為催化劑）活化能為Ea2；Ea1，Ea2均小于Ea，所以化學反應速率加快，其途徑可用下圖表示：

（由于Ea1和Ea2都比EA小得多，在同樣的溫度下能夠發生有效撞碰撞的活化分子數目當然就會多得多，從而使反應速率大大加快。）

3、催化反應和催化劑的特點

（1）、催化劑在反應前后化學性質不變，物理性質有所改變。

（2）、催化劑不影響化學平衡，不改變平衡狀態，通過改變反應途徑以縮短達到平衡的時間這是因為：a、它不改變反應始終態的反應熱。b、它不改變平衡常數。c、它能同等程度的加快正逆反應速率，在一定條件下正反應的優良催化劑必然是逆反應的優良催化劑。例如：合成氨用的鐵催化劑也是氨分解反應的催化劑。

（3）、只能對熱力學上可能發生的反應起作用，熱力學上不可能發生的反應，催化劑對它并不起作用。催化劑不能改變在事實上不能發生的反應，也就是說催化劑在反應中沒有“起死回生”術。

（4）、催化劑有特殊的選擇性和專一性，也就是說，不同的反應要選擇不同的催化劑，例如：乙醛的氧化反應和脫氫反應的催化劑是不同的；對同樣的反應，如果催化劑不同，產物也是不同的。

（5）、只有在特定的條件下催化劑才能表現活性，否則將失去活性，或發生催化劑中毒。某些物質能使催化劑發生“中毒”，而失去特性，例如：氮氣和氫氣反應用的鐵催化劑，遇到一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等氣體會使催化劑中毒。

（6）、催化作用實際上是一種很普遍的化學現象。有時某些偶然因素，如雜質的存在、容器的表面，甚至某些反應的生成物都可能對反應有催化作用，例如把雙氧水放在玻璃瓶中，它就很快分解，而放到塑料瓶中分解速率就會大大減慢，這說明玻璃對雙氧水的分解有催化作用。

通過以上分析，較全面的闡述了催化反應與其它反應的區別和聯系，希望在中學教學和學生學習中有所裨益。

參考文獻：

[1]《物理化學》下冊，傅獻彩等編，-4版。-北京：高等出版社，1990，10。