Katalysator

Wikipedia

Denna artikel handlar om katalysatorer som generellt kemiskt begrepp. För den vanligaste tekniska tillämpningen, se katalytisk avgasrening.

En katalysator är ett ämne som utan att själv förbrukas ändrar kinetiken hos en termodynamiskt tillåten kemisk reaktion genom att öppna en alternativ reaktionsväg med lägre aktiveringsenergi så att fler partiklar har tillräckligt hög energi för att kunna reagera. På detta sätt accelererar en katalysator reaktionen så att den kan utföras vid lägre temperatur och tryck. En katalysator kan också påverka reaktionens selektivitet genom att minska de olika aktiveringsenergierna i ett reaktionsnätverk olika mycket.

Den vanligaste tekniska tillämpningen för katalysatorer är för katalytisk avgasrening i bilar eller andra tekniska system där avgaser uppstår. I denna typ av katalysatorer katalyserar platina, palladium eller rodium omvandlingen av kolmonoxid och kväveoxider till koldioxid, syrgas och kvävgas.

Katalysatorer kan ha olika aggregationstillstånd: gas, vätska eller fast fas. Man skiljer mellan homogena och heterogena katalysatorer. Homogena katalysatorer befinner sig i samma fas som reaktanter och reaktionsprodukter, medan heterogena katalysatorer bildar en egen fas. Fasta katalysatorer är därför alltid heterogena. Reaktionen sker här vid yttre eller om katalysatorn är porös också vid inre ytan. Ofta är inte hela materialet katalytiskt aktiv utan bara vissa ställen som kallas aktiva centrum. Att mäta deras antal är inte enkelt, eftersom deras struktur ofta är okänd.

På grund av experimentell osäkerhet är det ibland inte lätt att skilja en katalytisk reaktion från en stökiometrisk. Därför gäller att det uppmätta antalet reagerade partiklar per aktivt centrum måste vara högre än 100.^[1]

De flesta så kallade katalysatorer är egentligen prekatalysatorer, det vill säga att de är inte aktiva som de är men måste transformeras till den katalytiskt aktiva formen genom en aktiverande behandling, till exempel upphettning.