关于催化剂你必须掌握的知识 值得收藏！

北极星环保网讯:催化剂：在化学反应里能改变反应物化学反应速率(提高或降低)  而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。据统计，约有90%以上的工业过程中使用催化剂，如化工、石化、生化、环保等。

一、基本定义

根据国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)1981年的定义：催化剂是一种改变反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质。

1)催化剂

催化剂在化学反应中引起的作用叫催化作用。固体催化剂在工业上也称为触媒。

催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(或专一性)。一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用，例如二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用，加快化学反应速率，但对其他的化学反应就不一定有催化作用。某些化学反应并非只有唯一的催化剂，例如氯酸钾受热分解中能起催化作用的还有氧化镁、氧化铁和氧化铜等等，氯酸钾制取氧气时还可用红砖粉或氧化铜等做催化剂。

2)一般定义

初中课本上定义：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂(又叫触媒)。其物理性质可能会发生改变，例如二氧化锰(MnO2)在催化氯酸钾(KClO3)生成氯化钾(KCl)和氧气(O2)的反应前后由块状变为粉末状。催化剂对可逆反应同时具有催化正、逆反应的功能，视反应条件而定，如芳烃加氢反应。

3)其他定义

也有一种说法，催化剂参与化学反应。在一个总的化学反应中，催化剂的作用是降低该反应发生所需要的活化能，本质上是把一个比较难发生的反应变成了两个很容易发生的化学反应(与之相反的称为抑制剂)。在这两个反应中，第一个反应中催化剂扮演反应物的角色，第二个反应中催化剂扮演生成物的角色，所以说从总的反应方程式上来看，催化剂在反应前后没有变化。例如：

CFC(Chlorofluorocarbon，或写作CFCs，氟氯烃)类物质破坏臭氧，其实就是它先于臭氧反应生成一个原子氧和一个复杂的化合物，然后另外一个臭氧分子和那个化合物反应生成一个原子氧和CFC，然后2个原子氧反应变成一个氧气分子。所以CFC在总反应前后没有变化，在总反应中，我们可以认为CFC充当催化剂使臭氧分子变成氧气分子，但其实CFC参与了化学反应。

KClO3制氧气加入MnO2，可发生下列反应：

2KClO3+2MnO2=加热2KMnO4+Cl2↑+O2↑,2KMnO4=加热K2MnO4+MnO2+O2↑,K2MnO4+Cl2=加热2KCl+MnO2+O2↑

催化剂原先因发生化学反应而生成的物质会在之后进一步的反应中重新生成原有催化剂，即上面提到的反应中MnO2的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。

一般来说，催化剂是指参与化学反应中间历程的，又能选择性地改变化学反应速率，而其本身的数量和化学性质在反应前后基本保持不变的物质。通常把催化剂加速化学反应，使反应尽快达到化学平衡的作用叫做催化作用，但并不改变反应的平衡。

二、选择性

催化剂的构成有的是单一化合物，有的是络合化合物，有的是混合物。催化剂有使某一反应加速，而较少影响其它反应的性能，称为催化剂的选择性，不同的反应所用的催化剂有所不同，例如淀粉氧化用的催化剂以NaClO2作氧化剂，Ni2+、Fe2+、Cu2+等催化作用较好;若用H2O2作氧化剂时，Fe2+、Mn2+等效果好，而Ni2+、Cu2+、Co2+等效果较差;当用KMnO4为氧化剂时，而是自身反应产生的Mn2+作催化剂，但Fe2+、Ni2+、Cu2+等均无催化作用。

同一反应也有不同效果的催化剂，例如聚乙烯醇缩甲醛化反应，以酸作催化剂，其效果是盐酸(HCl)>硫酸(H2SO4)>磷酸(H3PO4)。同是苯酚与甲醛反应合成酚醛树脂，使用氢氧化钠、氢氧化钡、盐酸、氨水、草酸、醋酸、甲酸、硫酸、磷酸、氧化镁、氧化锌等催化剂，其产品性能都有所不同。

三、主要分类

催化剂种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等;按照反应类型又分为聚合、缩聚、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等催化剂;按照作用大小还分为主催化剂和助催化剂。

1)均相催化

催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸和碱性催化剂、可溶性过渡金属化合物(盐类和络合物)等。均相催化剂以分子或离子独立起作用，活性中心均一，具有高活性和高选择性。

2)多相催化

多相催化剂又称非均相催化剂，用于不同相(Phase)的反应中，即和它们催化的反应物处于不同的状态。例如：在生产人造黄油时，通过固态镍(催化剂)，能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。固态镍是一种多相催化剂，被它催化的反应物则是液态(植物油)和气态(氢气)。一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面，反应物内的键因断裂而导致新键的产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物脱离反应位等过程。现已知许多催化剂表面发生吸附、反应的不同的结构。

3)生物催化

酶是生物催化剂，是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的有机物(绝大多数的蛋白质。但少量RNA也具有生物催化功能)，旧称酵素。酶的催化作用同样具有选择性。例如，淀粉。酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖，蛋白酶催化蛋白质水解成肽等。活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。大约在37℃的温度中(人体的温度)，酶的工作状态是最佳的。如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。酶在生理学、医学、农业、工业等方面，都有重大意义。当前，酶制剂的应用日益广泛。(例如：酶制剂在工业上可作催化剂使用，某些酶还是珍贵的药物。)

四、催化反应

人们利用催化剂，可以改变化学反应的速率，这被称为催化反应。大多数催化剂都只能加速某一种化学反应，或者某一类化学反应，而不能被用来加速所有的化学反应。催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。不管是反应前还是反应后，它们都能够从反应物中被分离出来。不过，它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗，然后在整个反应结束之前又重新产生。

使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂;使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。例如，酯和多糖的水解，常用无机酸作正催化剂;二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒作正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂;食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。