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* * §11.9 催化作用 催化作用的分类 催化作用的基本特征 催化作用的一般机理 　　反应速率 催化剂的作用 温度的作用 浓度的作用 　　除了温度、物系的浓度可影响化学反应的速率外，催化剂对化学反应的速率的影响也很大。据统计，目前化工产品的生产中，80%离不开催化剂的使用。 　　可以这样讲，没有催化剂的使用，就不可能建立现代的化学工业。我们大家熟知的许多工业反应，比如合成氨、氨氧化制硝酸、尿素的合成、橡胶的合成、高分子的聚合反应等都采用着催化剂。在生命现象中也存在着大量的催化作用，例如有机体内的新陈代谢，蛋白质、碳水化合物、脂肪的分解与转化作用等都是在催化作用下进行。 　　化学工业的发展推动着催化理论的发展，研究催化剂，探索催化作用的规律，从理论上预示怎样选择催化剂等，这些研究是目前物理化学中一个十分活跃的领域。 一. 催化作用的分类 1.均相催化（单相催化） 　　催化作用可分为三大类： 气相催化 液相催化 酸碱催化 络合催化 酯在碱作用下的水解 乙烯在PdCl2催化下氧化制乙醛 2.多相催化 　　催化剂与反应物不处在同一相中,又分为 　　固－气催化 固体催化剂催化气相反应 　　固—液催化 固体催化剂催化液相反应 　　固-气催化的实例： 催化剂与反应物同处一相 　　多相催化反应有7个步骤： 　　⑶ 反应物吸附在催化剂表面 　　⑸ 产物从催化剂表面解吸 多相反应的速率决定于上述7个步骤中最慢的步骤，分别区分为: 表面过程控制（动力学控制）的多相反应 扩散控制的多相反应 　　设法减小慢步骤的阻力，就能加快整个过程的速率. 　　⑴ 反应物向催化剂外表面扩散（外扩散） 　　⑵ 反应物由催化剂外表面向内表面扩散（内扩散） 　　⑷ 反应物在催化剂表面上反应，生成产物 　　⑹ 产物从催化剂内表面向外表面扩散（内扩散） 　　⑺ 产物从外表面向气体本体扩散（外扩散） 表面过程 扩散过程 3.酶催化（生物催化） 　　⑴ 酶是动植物和微生物产生的具有催化作用的蛋白质。 　　① 生物体内的各种复杂反应，如蛋白质、脂肪、碳水化合物的分解转化等，都是在酶的催化下进行的 　　② 通过酶的催化可以合成和转化自然界中大量有机物。人体内有几千种酶，每种酶都有自己专门的催化作用。 　　正是由于酶催化高度的选择性、专一性，才能使人体保持着正常的有规律的生理活动。 　　⑵ 酶催化的特点： 　　高度的选择性, 催化活性高，条件温和。酶催化已被广泛用于发酵、石油脱蜡、脱硫以及“三废”处理中。酶催化在生命科学、食品工业、医药工业等领域起着十分重要的作用。 蛋白质 肽 脂肪 脂肪酸 + 甘油 蛋白酶 水解 脂肪酶 水解 淀粉 葡萄糖 糖化酶 水解 尿素 尿素酶 水解 氨气+CO2 　　而新型的学科——生物化工便是使用生物手段，其中主要的方面是通过酶的作用合成化学物质。 　　⑶ 酶催化机理 　　酶催化反应的机理比较复杂, 其中有代表性的是米氏机理。该理论认为酶 E 与底物S (即被催化的反应物) 结合, 先形成一个中间络合物 ES, 然后继续使反应生成产物而使酶复原。自学P279~280 二. 催化作用的基本特征 1.催化剂参与反应，但在反应前后，其化学性质和数量都不变化。而物理性质常发生变化。 　　例如，用MnO2 催化氯酸钾的分解反应， MnO2 在反应前后由块状变成粉末状。 2.催化剂只能缩短到达平衡的时间，但不能改变平衡状态。具体表现为： （1）催化剂只能加速 △rGm＜ 0 的反应，直到 △rGm=0为止，达到化学平衡,但它不能改变平衡状态，不能改变平衡转化率，不能使已达平衡的反应继续进行,以至超过平衡转化率； （2）催化剂不能改变化学反应的△rGθm 故不能改变平衡常数kθ； （3）催化剂的加入不能改变体系的始末态，所以对于△rGm＞ 0 的反应，催化剂的加入不能改变其正负，故催化剂不能实现热力学上不可能发生的化学反应。 3. 催化剂对正逆反应有同样的加速作用 　　既然催化剂不能改变平衡常数 Kθ 而 K= k1/k-1 催化剂的加入，使 k1 ↗，势必使k-1↗。∴催化剂对正、逆反应有同等的加速作用。这个规律很重要，可帮助人们寻找有效的催化剂，因为一种对正向反应有效的催化剂，对逆向反应也一定有效。 　　例如，Cu是加氢反应的催化剂，必定也是脱氢反应的催化剂；对脱水反应有效的催化剂，对水合反应也一定有效。 4. 催化剂不会改变反应热 　　催化剂不改变反应的始末态, 所以不会改变 Δr Hmθ, 即不会改变反应热, (利用这一特征可方便的测定较低温度下的反应热，即加入适当的催化剂, 可使化学反应在较低温度下明显的进行)。 5. 催化剂具有选择性 　　这表现在不同的化学反应要求使用不同种类的催化剂，而同一种反应