Μάθημα 37 από 102
Καταλύτης και μορφές κατάλυσης
Αναγνωρίζεις πώς ο καταλύτης αυξάνει την ταχύτητα, πώς το σύστημα τον αναγεννά και πώς ξεχωρίζεις τις μορφές κατάλυσης.
Πηγή: Σχολικό βιβλίο, σελ. PDF 80 έως 83, σελ. βιβλίου 79 έως 82, ενότητα 3.2, catalysts, catalyst types και activation-energy diagram
- Αναγνωριστικό πηγής
- itye.textbooks:8547/2600
- Θέση στην πηγή
- PDF pp. 80 to 83, printed pp. 79 to 82, section 3.2, catalysts, catalyst types and activation-energy diagram
Οι αποθηκευμένες σελίδες μένουν σε αυτή τη συσκευή. Συνδέσου για να τις βρεις σε άλλη συσκευή.
Με μια ματιά
Ονομάζεις καταλύτη μια ουσία που, σε μικρή ποσότητα, αυξάνει την ταχύτητα μιας αντίδρασης και αναγεννάται ως το τέλος, παραμένοντας ουσιαστικά αμετάβλητη σε ποσότητα και χημική σύσταση. Στην ίδια θερμοκρασία, αποδίδεις τη δράση του σε διαφορετική πορεία με μικρότερο φράγμα ενέργειας ενεργοποίησης. Ξεχωρίζεις την ομογενή από την ετερογενή κατάλυση σύμφωνα με τις φάσεις του καταλύτη και των αντιδρώντων. Αναγνωρίζεις αυτοκατάλυση όταν ένα προϊόν καταλύει την αντίδραση που το παράγει. Σε αναστρέψιμη αντίδραση, συμπεραίνεις ότι ο καταλύτης επιταχύνει και τις 2 κατευθύνσεις και την επίτευξη ισορροπίας, χωρίς να αλλάζει τη σύσταση ισορροπίας στις ίδιες συνθήκες.
Κεντρική ιδέα
Στην εξεταζόμενη ενότητα 3.2, ονομάζεις καταλύτη μια ουσία που, σε μικρή ποσότητα, αυξάνει την ταχύτητα της αντίδρασης και στο τέλος παραμένει ουσιαστικά αμετάβλητη ως προς την ποσότητα και τη χημική σύστασή της. Δέχεσαι ότι ο καταλύτης μπορεί να συμμετέχει σε ενδιάμεσα στάδια και ότι το σύστημα τον αναγεννά ως το τέλος.
Εξήγηση
Στην ίδια θερμοκρασία, συνδέεις τη δράση του καταλύτη με μια διαφορετική πορεία αντίδρασης που έχει μικρότερο φράγμα ενέργειας ενεργοποίησης. Έτσι θεωρείς ότι μεγαλύτερο ποσοστό συγκρούσεων μπορεί να οδηγήσει σε αντίδραση.
Ξεχωρίζεις την ομογενή κατάλυση όταν ο καταλύτης και τα αντιδρώντα βρίσκονται στην ίδια φάση. Ξεχωρίζεις την ετερογενή κατάλυση όταν βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις. Στη δεύτερη περίπτωση εξετάζεις αν η δράση εξαρτάται από προσρόφηση σε ενεργές θέσεις της επιφάνειας.
Αναγνωρίζεις αυτοκατάλυση όταν ένα προϊόν καταλύει την αντίδραση που το παράγει. Καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση αυτού του προϊόντος, δέχεσαι ότι η ταχύτητα μπορεί αρχικά να αυξάνεται αντί να μειώνεται συνεχώς λόγω της κατανάλωσης των αντιδρώντων.
Σε αναστρέψιμη αντίδραση, θεωρείς ότι ο καταλύτης αυξάνει την ταχύτητα και των 2 κατευθύνσεων. Συμπεραίνεις ότι το σύστημα φτάνει γρηγορότερα στην ισορροπία, χωρίς να αλλάζει η σύσταση ισορροπίας στις ίδιες συνθήκες.
Αναγνωρίζεις ως δηλητήρια καταλύτη τις ουσίες που περιορίζουν την καταλυτική δράση. Χαρακτηρίζεις τα ένζυμα βιολογικούς καταλύτες, κυρίως πρωτεϊνικής φύσης, και εξετάζεις την εκλεκτική δράση τους σε σχέση με τη θερμοκρασία και το . Δεν θεωρείς ότι η θέρμανση αυξάνει αναγκαστικά την ταχύτητα μιας ενζυμικά καταλυόμενης αντίδρασης, επειδή μπορεί να αδρανοποιήσει το πρωτεϊνικό ένζυμο.
Παράδειγμα
Συγκρίνεις 2 περιγραφές κατάλυσης με βάση τη φυσική φάση.
Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.
Δείξε το βήμα 1
Στην 1η περιγραφή, τα αντιδρώντα και ο καταλύτης βρίσκονται στην ίδια αέρια φάση· χαρακτηρίζεις την κατάλυση ομογενή.
Δείξε το βήμα 2
Στη 2η περιγραφή, τα αντιδρώντα βρίσκονται στην αέρια φάση και ο καταλύτης στη στερεή φάση· χαρακτηρίζεις την κατάλυση ετερογενή.
Δείξε το βήμα 3
Στη 2η περιγραφή, εξετάζεις την προσρόφηση σε ενεργές θέσεις της στερεής επιφάνειας ως πιθανό μέρος της καταλυτικής δράσης.
Παράδειγμα
Σε νέα ερώτηση επιλογής, συγκρίνεις 2 ίδια συστήματα αναστρέψιμης αντίδρασης που αρχικά βρίσκονται εκτός ισορροπίας, στις ίδιες συνθήκες, και προσθέτεις καταλύτη μόνο στο 2ο.
Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.
Δείξε το βήμα 1
Εντοπίζεις ότι η θερμοκρασία και οι υπόλοιπες συνθήκες μένουν ίδιες, ώστε να αποδώσεις τη διαφορά στον καταλύτη.
Δείξε το βήμα 2
Απορρίπτεις την επιλογή που προβλέπει διαφορετική σύσταση ισορροπίας, επειδή ο καταλύτης δεν τη μεταβάλλει στις ίδιες συνθήκες.
Δείξε το βήμα 3
Επιλέγεις ότι ο καταλύτης αυξάνει την ταχύτητα και των 2 κατευθύνσεων, οπότε το 2ο σύστημα φτάνει γρηγορότερα στην ισορροπία.
Δείξε το βήμα 4
Δικαιολογείς την επιλογή με τη διαφορετική πορεία που έχει μικρότερο φράγμα ενέργειας ενεργοποίησης.
Συχνά λάθη
- Ο καταλύτης μπορεί να συμμετέχει σε ενδιάμεσα στάδια και το σύστημα τον αναγεννά ως το τέλος. Μην τον χαρακτηρίζεις χημικά αδρανή σε όλη την πορεία.
- Ο καταλύτης αυξάνει την ταχύτητα και των 2 κατευθύνσεων χωρίς να αλλάζει τη σύσταση ισορροπίας στις ίδιες συνθήκες. Μην του αποδίδεις μετατόπιση της ισορροπίας.
- Η προσρόφηση σε ενεργές επιφανειακές θέσεις συνδέεται με την ετερογενή κατάλυση. Μην την ταυτίζεις με την ομογενή.
- Η ταχύτητα μιας αυτοκαταλυόμενης αντίδρασης μπορεί αρχικά να αυξάνεται καθώς αυξάνεται το καταλυτικό προϊόν. Μην υποθέτεις ότι μειώνεται πάντοτε από την αρχή.
- Η θέρμανση μπορεί να αδρανοποιήσει ένα πρωτεϊνικό ένζυμο. Μην υποθέτεις ότι αυξάνει πάντοτε την ταχύτητα μιας ενζυμικά καταλυόμενης αντίδρασης.