Katalizleme, reaktifler
veya ara maddeler ile ara kimyasal etkileşime giren substanslar (katalizörler)
nedeniyle bir kimyasal reaksiyonun hızlandırılmasıdır, etkileşimlerin her
çevriminden sonra substans, orijinal kimyasal bileşimine geri döner.
Genel bir
katalizleme teorisi mevcut değildir, ancak bazı katalizleme yasaları tanımlanmıştır.
Pratik katalizleme malzemesine dayanan temel genellemelere göre; (1) bir
katalizör, kimyasal dengeyi kaydırmaz, yani doğrudan ve ters reaksiyonları eşit
derecede hızlandırır, (2) aramaddeler reaktifler ve katalizör arasında oluşur, (3)
bir katalizör varlığı reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürür.
Katalitik prosesler
reaksiyon mekanizmasına göre, redoks, asit-baz ve metal kompleksleri ile
katalizleme olarak sınıflandırılabilir. Redoks katalizleme reaksiyonlarına
örnek olarak oksitlenme, indirgenme, hidrojenasyon, dehidrojenasyon reaksiyonları
gösterilebilir. Tipik asit-baz katalizleme reaksiyonları kraking, hidrasyon,
dehidrasyon, izomerizasyon ve organik substansların kondensasyonudur. Olefinlerin
polimerizasyonu, hidro-formilasyon gibi reaksiyonlar metal kompleksleri ile
katalizlemeye örneklerdir.
Katalizör, elementer adımların tekrarlanan çevrimlerle,
reaktiflerin reaksiyon ürünlerine dönüşmesini hızlandıran substans veya
malzemedir; katalizör her çevrim sonunda orijinal durumuna döner.
Katalizörler iki grup altında toplanabilir,
·
Homojen katalizörler; reaktiflerle faz içinde
bulunan katalizörlerdir (örneğin, asitler ve bazlar, metal kompleksleri v.s.)
·
Heterojen katalizörler; reaktiflerden bir arayüz
ile ayrılan katalizörlerdir (örneğin, metaller, metal oksitler, v.s.).
Arayüzde, biyolojik katalizörler (enzimler) de dahil olmak üzere kolloidal veya
polimerik partikülleriı içeren mikroheterojen katalizörler bulunur.
Katalizörlerin temel özellikleri, aktiviteleri ve
seçicilikleridir; ayrıca, ısı direnci, mekanik kuvvet (heterojen sistemler
için), kararlılık, katalizör zehirlerine ve diğer parametrelere dirençli
olmalarıdır.
Bir katalizör, bir kimyasal reaksiyon için daha düşük
aktivasyon enerjisine sahip olan farklı bir enerji yoluna izin verir (Şekil-2).
Şekil-1: katalitik çevrim
Şekil-2: Tipik bir katalizör-enerji
diyagramı
