Hvilken rolle spiller katalysatorer i kjemiske reaksjoner?

  Katalysatorer hjelper kjemiske reaksjoner ved å modifisere deres mekanisme på en måte som senker aktiveringsenergibarrieren. Denne barrieren er mengden energi som må leveres for at reaksjonen skal finne sted. Selv om det er mulig å ta motsatt tilnærming og tilveiebringe mer energi (for eksempel som varme), kan dette ikke være ønskelig på grunn av kostnad, faren for oppvarming av reaktantene og det faktum at økende temperatur kan føre til uønskede produkter. Av alle disse årsakene er katalysatorer mye brukt i kjemisk industri, for eksempel petroleumsraffinering.

Typer katalysatorer

Katalysatorer klassifiseres som homogene og heterogene. En homogen katalysator er en som er tilstede i samme fase som reaktantene - for eksempel gasser - mens en heterogen katalysator er tilstede i en annen fase. For eksempel, klorfluorkarbonene (CFC) som katalyserer ødeleggelsen av ozon, gjør det som homogene katalysatorer fordi de er gasser. I Antarktis fungerer faste ismikrokrystaller som heterogene katalysatorer, et fenomen som ikke er utbredt i Arktis. Dette er grunnen til at ozonhullet er mye større på den sørlige halvkule. I tilfelle av heterogene katalysatorer må reaktantene overføres fra en fase til en annen, eller reaksjonen vil ikke forekomme. Dette ekstra trinnet legger til kompleksitet for mekanismen, og av denne grunn kjenner kjemikere mindre om disse reaksjonene enn om de som involverer homogene katalysatorer. Det som er kjent er at reaksjonene går videre i fire trinn: (1) reaktantene binder seg til katalysatoren, (2) de beveger seg langs den til de er nær hverandre, (3) de reagerer for å danne produktet eller produktene og ( 4) Produktet eller produktene frigjøres fra katalysatoren.

Biologiske katalysatorer

Levende organismer stole på kjemiske reaksjoner i nesten alle prosesser, fra å skaffe energi fra mat til å bruke den til å vokse eller reprodusere. Ved rom eller kroppstemperatur er mange av disse reaksjonene for sakte for å være kompatible med livet og må akselereres. Dette målet oppnås ved bruk av biologiske katalysatorer, kjent som enzymer. Selv om det finnes mange typer enzymer, og hver katalyserer en bestemt kjemisk reaksjon, følger de fleste en generell mekanisme som har flere trinn. For det første binder enzymet til en reaktant (eller substrat), og dette fører til endring i form. Denne forandringen påvirker substratet, noe som gjør det mer utsatt for interaksjon med en annen reaktant for å danne produktet. Produktet binder seg som regel ikke til enzymet, og det frigjøres derfor. Når enzymet er ledig, gjenopptar det sin opprinnelige form, og prosessen kan gjenopptas.