对催化剂的一些认识

　　按照碰撞理论，发生反应的分子发生碰撞。但若是每一次碰撞都能引起化学反应的话，几乎任何气体反应都会在瞬间完成。但实际上只有那些具有平均能量高得多，且以合适的方位相互碰撞的分子才能引起反应。能起反应的碰撞称为有效碰撞，能发生有效碰撞的分子称为活化分子。活化分子所具有的能量与反应物分子的平均能量之差称为活化能。活化能越高，活化分子数越少，反应速率越慢。活化能的大小取决于反应的本性。催化剂指一种在不改变反应标准能变化的情况下提高反应速率的物质。这种作用称为催化作用，涉及催化剂的反应称为催化反应。
　　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。

　　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等。均相催化剂以分子或离子独立起作用，具有高活性和高选择性。

　　多相催化：多相催化剂又称非均相催化剂，用于不同相的反应中，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，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和气态。一个简易的非均相催化反应包含了反应物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。
　　在反应过程中，催化剂是参与了反应物之间的化学反应的。催化剂通过参与化学反应，改变了反应历程，使化学反应所需克服的能垒数值大大降低了。这样只要催化反应的表观活化能小于非催化反应活化能，根据阿伦尼乌斯方程，在指前因子变化不大情况下，反应速率是增加的。

　　过渡态是固定在催化剂表面的，失去了平动自由度，所以催化反应的活化熵通常小于相应的非催化反应的活化熵。也就是说，催化作用降低了活化能。

2023.12.28  ZG