Czym jest katalizator?

To trudne słowo pewnie słyszał każdy, ale nie każdy wie czym tak naprawdę jest katalizator. Otóż jest to substancja chemiczna, która dodana do jakiegoś układu powoduje znaczącą zmianę ścieżki kinetycznej reakcji chemicznej.

Ścieżka, po dodaniu katalizatora, ma niższą energię aktywacji, czego efektem jest zazwyczaj wzrost szybkości reakcji chemicznej. W trakcie procesów z udziałem katalizatora reakcja chemiczna przebiega drogą o energii mniejszej w stosunku do takiej reakcji, w której katalizator nie bierze udziału.

Dzieje się tak ponieważ w trakcie reakcji powstaje dodatkowy kompleks przejściowy na drodze katalizator-substrat, który ulega reakcji w wyniku dostarczenia mniejszej ilości energii niż w reakcji, gdzie nie ma katalizatora. Żeby zrozumieć jak działa katalizator trzeba wiedzieć, że nie ulega on trwałej przemianie chemicznej.

Nie znaczy to, że nie niej nie uczestniczy. Wręcz przeciwnie, jego rola jest bardzo duża, bo wpływa on na przebieg reakcji i zmienia jej mechanizm.

Jego działanie opiera się na powstawaniu w reakcji z substratem przejściowego związku chemicznego lub struktury nadcząsteczkowej, która nie jest trwała. Dzięki temu reaguje nadal, a ostatecznie wytwarza się produkt końcowy zaś katalizator wyjściowy się odtwarza.

Katalizator, dzięki temu, że tworzy związek przejściowy powoduje zmniejszenie energii aktywacji reakcji chemicznej. Nie ma on jednak wpływu na położenie jej równowagi gdyż energia aktywacji jest jednakowa niezależnie od tego, w jakim kierunku przebiega reakcja.

Katalizator ma też wpływ na to, na jakim poziomie przebiega selektywność reakcji, jeżeli zwiększa szybkość tworzenia się produktu głównego a nie przyspiesza lub o wiele słabiej pobudza reakcje uboczne.