Katalyse
Die Katalyse (griechisch κατάλυσις, katálysis - die Auflösung, Abschaffung, Aufhebung, vergleiche auch die Analyse) ist eine chemische Reaktion unter Beteiligung eines Katalysators, oft eingesetzt mit dem Ziel, die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Katalysatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie die notwendige Aktivierungsenergie für die Reaktion verringern, indem sie einen alternativen Reaktionsweg ermöglichen. Dadurch kann eine Reaktion auch unter Bedingungen (insbesondere Temperaturen) ablaufen, unter denen sie ohne Katalysator nur extrem langsam, beispielsweise in Millionen von Jahren ablaufen würde. Katalysatoren nehmen zwar an der Reaktion teil, werden aber nicht bei der Reaktion verbraucht. Katalysatoren beeinflussen das thermodynamische Gleichgewicht nicht, da sie auch immer die Rückreaktion katalysieren.
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Einige typische Beispiele für Katalyse-Vorgänge
- Reduktion von Stickoxiden aus den Motorabgasen im Platin-Katalysator von Kraftfahrzeugen
- Oxidation von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser in Brennstoffzellen
- Verbrennung von Zucker mit Hilfe von Zigarettenasche (ein beliebter Zaubertrick)
- Nahezu alle biochemischen Vorgänge werden durch Enzyme katalysiert.
Reaktionsmechanismus
Bei monomolekularen Reaktionen zerfällt einfach das Edukt an der Katalysatoroberfläche. Bei bimolekularen Reaktionen sind zwei Mechanismen denkbar:
1. Langmuir-Hinshelwood-Mechanismus
Beim Langmuir-Hinshelwood-Mechanismus werden zunächst beide Edukte von der Katalysatoroberfläche adsorbiert.
Ag -> Aads Bg -> Bads
Anschließend reagieren die adsorbierten Edukte auf der Katalysatoroberfläche:
Aads + Bads -> Cads
Im letzten Schritt desorbiert das Produkt
Cads -> Cg
2. Eley-Rideal-Mechanismus
Beim Eley-Rideal-Mechanismus wird zunächst nur ein Edukt von der Katalysatoroberfläche adsorbiert.
Ag -> Aads
Anschließend reagieren die adsorbierten Edukte mit dem noch freien Edukt:
Aads + Bg -> Cads
Im letzten Schritt desorbiert wieder das Produkt.
Cads -> Cg
Siehe auch Katalysator, Autokatalyse, homogene Katalyse, heterogene Katalyse, Katalysatorgift, Biokatalysator, Photokatalyse