催化剂在原理上有如房屋中介,一方是买房者,一方是买房者,但房屋交易要成功,很不容易,但若有中介的介入,交易就成的比较快。房屋中介做了啥?第一,分别与两方结合,获取各方的信息,卖家想
催化剂在原理上有如房屋中介,一方是买房者,一方是买房者,但房屋交易要成功,很不容易,但若有中介的介入,交易就成的比较快。房屋中介做了啥?第一,分别与两方结合,获取各方的信息,卖家想要啥,买家想要啥,然后中介再把最合适看的配对撮合到一起,并在此过程中还帮双方讨价还价,让双方的需求越来越靠近,最后还帮着操办过户手续。
催化剂在化学反应中起的作用很类似。两个反应物,若要反应生成一个新事物,首先要各自打破原有的结构,然后打破的结构再与对方做新的组合。打破原有结构很难的,就要把原来是物体稳定存在的各种键打破,这要花费很大的能量,这个能量门槛不低,谓之“能垒”。而即便打破了原来的结构,要与对方做新的结合也不易。很多化学反应为啥要在高温高压下进行?因为高温能加剧分子的布朗运动,增加碰撞机会及碰撞时的动能(超过能垒),以使原来的链接键能被撞开;高压则是密闭容易温度升高后分子碰撞加剧的必然结果。另一方面,碰撞的增加,也提高了反应双方遇到的机会,增加结合生成反应目标物的机会。
催化剂的就是个中介,它与其中一方发生反应(使反应物原来的连接键断开,并与之结合成一个中间体)所需要的能量比较低,正如房产中介与买卖方的沟通比买卖双方直接沟通要容易类似(不那么费劲)。然后这个中间体(催化剂与反应物一方结合而成的)再与另一方产生反应,这个过程相对两个反应物直接反应也更容易,能耗更低,结合成功的机会更大。然后,在这个中间体与另一方发生反应,形成目标物后,催化剂则从中间体中脱身,又恢复到它本来的面目,再去与其它尚未反应的部分再去产生中间体,如此循环往复,直到所有反应完成。
由于有催化作用的存在,反应的速率会增加,或者对温度和压力的要求就没那么高了。但催化剂是为啥能起到这样的作用,它们是怎么做到的?那就是另外的问题了,就专业了。本答只是在原理上做了一个比喻,说明了催化剂的居间作用,使化学反应的门槛降低了(旧键更容易被打破,给新键更多建立机会),结果使反应速度快了,或对环境要求低了(不需要那样的高温高压了)。
从这个原理上可以理解到,催化剂的比表面积越大越好,这样,同样体积的催化剂能与反应物发生接触的机会(面积)就越大,类似中介与买卖双方接触的越多,成交越多的意思。那些中介为啥要拼命打电话,增加比表面积啊。
催化剂到底咋起作用的?应该与外层电子有关。催化剂与一方反应物碰撞后,它与该反应物的外层电子形成共享的结构应该比反应物本身形成稳定的共享结构更容易,这样就既打破了原有的连接键,又容易地形成了中间体需要的连接键。