Номер 1, страница 12 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 1. Классификация химических реакций. Параграф 3. Скорость химических реакций. Вопросы в начале параграфа - номер 1, страница 12.

Условие.

● Какие вещества называют катализаторами?

Решение.

Решение 2.

Какие вещества называют катализаторами?

Катализаторами называют химические вещества, которые изменяют скорость химической реакции (как правило, ускоряют её), но сами при этом не входят в состав продуктов реакции и остаются химически неизменными после её завершения. Процесс изменения скорости реакции под действием катализатора называется катализом.

Ключевые характеристики и функции катализаторов:

• Ускорение реакции: Основная функция большинства катализаторов — увеличение скорости реакции. Они достигают этого, предоставляя альтернативный маршрут реакции, который требует меньшей энергии активации ($E_a$). Энергия активации — это минимальная энергия, необходимая для того, чтобы молекулы реагентов вступили в реакцию. Снижая этот энергетический барьер, катализатор позволяет большему числу молекул успешно прореагировать в единицу времени.
• Неизменность: Катализатор участвует в промежуточных стадиях реакции, образуя с реагентами временные соединения, но в конечном итоге регенерируется в своем первоначальном виде. Его количество и химический состав после реакции не изменяются.
• Специфичность (избирательность): Многие катализаторы проявляют высокую специфичность, то есть они могут ускорять только одну определенную реакцию или группу сходных реакций, не влияя на другие возможные процессы. Это свойство широко используется в химической промышленности для получения конкретных продуктов с высоким выходом.
• Активность: Катализаторы эффективны даже в очень малых количествах по сравнению с количеством реагентов.

Различают несколько видов катализа:

• Гомогенный катализ: Катализатор и реагенты находятся в одной фазе (например, все вещества в растворе или в газовой смеси).
• Гетерогенный катализ: Катализатор и реагенты находятся в разных фазах (например, твердый катализатор и газообразные реагенты). Этот тип катализа наиболее распространен в промышленности.
• Ферментативный катализ: Катализаторами выступают ферменты — биологические катализаторы белковой природы, которые ускоряют биохимические реакции в живых организмах.

Примеры катализаторов:

• Оксид марганца(IV) ($MnO_2$) ускоряет разложение пероксида водорода: $2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2 \uparrow$.
• Железо ($Fe$) используется как катализатор в процессе синтеза аммиака из азота и водорода.
• Платина ($Pt$), палладий ($Pd$) и родий ($Rh$) применяются в автомобильных каталитических нейтрализаторах для преобразования токсичных выхлопных газов ($CO$, $NO_x$) в менее вредные вещества ($CO_2$, $N_2$, $H_2O$).
• Фермент каталаза, присутствующий в живых клетках, катализирует разложение токсичного для клетки пероксида водорода.

Стоит отметить, что существуют также вещества, замедляющие химические реакции, — их называют ингибиторами или отрицательными катализаторами.

Ответ: Катализаторы — это вещества, которые увеличивают скорость химической реакции, участвуя в ней, но не расходуясь в процессе и не входя в состав конечных продуктов. Они действуют, как правило, путем предоставления альтернативного механизма реакции с более низкой энергией активации.