|
=== Јединице ===
Каталитичка активност се обично означава симболом -{''z''}-<ref>{{cite journal | last1 = Dybkaer | first1 = R. | year = 2001 | title = UNIT "KATAL" FOR CATALYTIC ACTIVITY (IUPAC Technical Report) | url = | journal = Pure Appl. Chem. | volume = 73 | issue = 6| page = 929 | doi=10.1351/pac200173060927}}</ref> iи meriмери seсе uу -{[[Mol (jedinica)|mol]]/s}-, jediniciјединици kojaкоја seсе nazivaназива [[katalкатал]] iи čimeчиме seсе definišeдефинише SIСИ jedinicaјединица zaза katalitičkuкаталитичку aktivnostактивност odод [[1999]] године. KatalitičkaКаталитичка aktivnostактивност nijeније tipтип reakcioneреакционе brzineбрзине, negoнего svojstvoсвојство [[katalizatorкатализатор]]aа podпод određenimодређеним uslovimaусловима, uу kontekstuконтексту specifičneспецифичне [[hemijskaхемијска reakcijaреакција|hemijskeхемијске reakcijeреакције]]. KatalitičkaКаталитичка aktivnostактивност odод jednogједног katalaкатала (SimbolСимбол 1 katкат = 1mol1 -{mol/s}-) katalizatoraкатализатора označavaозначава količinuколичину katalizatoraкатализатора (supstanceсупстанце uу [[MolМол (jedinicaјединица)|molovimaмоловима]]) kojaкоја dovodiдоводи doдо netoнето reakcijeреакције odод jednogједног molaмола uу sekondiсеконди reaktantaреактанта, doдо rezultujućegрезултујућег [[reagensреагенс]]aа, iliили drugogдругог ishodaишода kojiкоји seсе ostvarujeостварује tomтом hemijskomхемијском reakcijomреакцијом. KatalizatormКатализаторм možeможе daда iи običnoобично imaима različituразличиту katalitičkuкаталитичку aktivnostактивност zaза različiteразличите reakcijeреакције.
Постоје додатне изведене СИ јединице везане за каталитичку активност; погледајте горњу референцу за детаље.
=== Типични механизам ===
{{Маин|Каталитички циклис}}
Катализатори генерално реагују са једним или више реактаната и формирају [[реакциониMetabolički интермедијерintermedijer|интермедијере]], који затим дају финалне реакционе продукте, чиме се регенерише катализатор. Ово је типична реакциона шема, где -{'''''C'''''}- представља катализатор, X у Y су реактанти, а -{Z}- је продукт реакције X и Y:
: -{X + '''''C''''' → X'''''C'''''}- (1)
: -{Y + X'''''C''''' → XY'''''C'''''}- (2)
Мада се катализатор конзумира у реакцији 1, он се накнадно формира у реакцији 4, тако да се не јавља у свеукупној реакционој једначини:
: -{X + Y → Z}-
Пошто је катализатор регенерисан у реакцији, често су само мале количине неопходне да би се повећала брзина реакције. У пракси, међутим, понекад долази до конзумирања катализатора у секундарним процесима.
Pošto je katalizator regenerisan u reakciji, često su samo male količine neophodne da bi se povećala brzina reakcije. U praksi, međutim, ponekad dolazi do konzumiranja katalizatora u sekundarnim procesima.'''''
Катализатор се обично не јавља у [[једначина брзине|једначини брзине]]. На пример, ако је [[Брзина хемијске реакције|корак који одређује брзину]] у горњој реакционој шеми први корак, -{X + C → XC}-, катализовна реакција ће бити [[Ред реакције|другог реда]] са једначином брзине -{v = k<sub>cat</sub>[X][C]}-, која је пропорционална концентрацији катализатора [-{C}-]. Међутим [-{C}-] остаје константан током реакције тако да је катализована реакција [[Ред реакције|псеудо-првог реда]]: -{v = k<sub>obs</sub>[X]}-, где је -{k<sub>obs</sub> = k<sub>cat</sub>[C]}-.
Katalizator se obično ne javlja u [[jednačina brzine|jednačini brzine]]. Na primer, ako je [[Brzina hemijske reakcije|korak koji određuje brzinu]] u gornjoj reakcionoj šemi prvi korak, X + C → XC, katalizovna reakcija će biti [[Red reakcije|drugog reda]] sa jednačinom brzine v = k<sub>cat</sub>[X][C], koja je proporcionalna koncentraciji katalizatora [C]. Međutim [C] ostaje konstantan tokom reakcije tako da je katalizovana reakcija [[Red reakcije|pseudo-prvog reda]]:
v = k<sub>obs</sub>[X], where k<sub>obs</sub> = k<sub>cat</sub>[C].
Као један пример детаљног механизма на микроскопском нивоу, 2008. године су дански истраживачи први открили секвенцу догађаја кад се [[кисеоник]] и [[водоник]] комбинују на површини [[титанијум диоксид]]а (-{TiO}-<sub>2</sub>, или ''титанија'') да произведу воду. Помоћу серије успорених снимака [[Скенирајући тунелски микроскоп|сканирајућом тунелном микроскопијом]], они су одредили да молекули подлежу [[адсорпција|адсорпцији]], [[дисоцијација (хемија)|дисоцијацији]] и [[Дифузија|дифузији]] пре него што реагују. Интермедијарна реакциона стања су: -{HO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>}-, затим -{H<sub>3</sub>O<sub>2</sub>}- и коначни реакциони продукт ([[Димер воде|димери молекула воде]]), након чега се молекул воде [[десорпција|десорбује]] из површине катализатора.<ref>{{cite news
Kao jedan primer detaljnog mehanizma na mikroskopskom nivou, 2008. godine su danski istraživači prvi otkrili sekvencu događaja kad se [[kiseonik]] i [[vodonik]] kombinuju na površini [[titanijum dioksid]]a (TiO<sub>2</sub>, ili ''titanija'') da proizvedu vodu. Pomoću serije usporenih snimaka [[Skenirajući tunelski mikroskop|skanirajućom tunelnom mikroskopijom]], oni su odredili da molekuli podležu [[adsorpcija|adsorpciji]], [[disocijacija (hemija)|disocijaciji]] i [[Difuzija|difuziji]] pre nego što reaguju. Intermedijarna reakciona stanja su: HO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>, zatim H<sub>3</sub>O<sub>2</sub> i konačni reakcioni produkt ([[Dimer vode|dimeri molekula vode]]), nakon čega se molekul vode [[desorpcija|desorbuje]] iz površine katalizatora.<ref>{{cite news
| first = Mitch
| last = Jacoby
}}</ref>
=== Реакциона енергетика ===
=== Reakciona energetika ===
Катализатори делују тако што пружају (алтернативни) механизам у коме се јавља различито [[прелазно стање]] и нижа [[енергија активације]]. Консеквентно, већи број молекулских колизија има неопходну енергију да досегне до прелазног стања. Катализатори могу да омогуће одвијање реакција које би иначе биле блокиране или успорене кинетичком баријером. Катализотор може да повећа брзину реакције или селективност, или да омогући одвијање реакције на нижим температура. Тај ефекат се може илустровати дијаграмом [[Енергетске промене у хемијским реакцијама|енергетског профила]].
Katalizatori deluju tako što pružaju (alternativni) mehanizam u kome se javlja različito [[prelazno stanje]] i niža [[energija aktivacije]]. Konsekventno, veći broj molekulskih kolizija ima neophodnu energiju da dosegne do prelaznog stanja. Katalizatori mogu da omoguće odvijanje reakcija koje bi inače bile blokirane ili usporene kinetičkom barijerom. Katalizotor može da poveća brzinu reakcije ili selektivnost, ili da omogući odvijanje reakcije na nižim temperatura. Taj efekat se može ilustrovati dijagramom [[Energetske promene u hemijskim reakcijama|energetskog profila]].
У катализованој [[елементарна реакција|елементарној реакцији]], катализатори '''не''' мењају свеукопни принос реакције: они '''не''' утичу на [[хемијска равнотежа|хемијску равнотежу]] реакције, пошто у једнакој мери утичу на брзине директне и повратне реакције (погледајте исто тако [[термодинамика|термодинамику]]). [[Други закон термодинамике]] описује зашто катализатор не мења хемијску равнотежу реакције. Претпоставимо да постоји такав катализатор који помера равнотежу. Увођење катализатора у систем би доволо до померања реакције до нове реавнотеже, чиме се производи енергија. Продукција енергије је неопходна пошто су реакције спонтане ако и само ако се ослобађа [[Гибсова слободна енергија]], а ако нема енергетске баријере, нема ни потребе за катализатором. Даље, уклањање катализатора такође може да доведе до реакције, производећи енергију; и.е. адиција и њен реверзни процес, би обе производиле енергију. Стога, катализатор који мења равнотежу би био [[Перпетуум мобиле|машина перпетуалног кретања]], контрадикција законима термодинамике.<ref>A.J.B. Robertson ''Catalysis of Gas Reactions by Metals''. Logos Press, London, 1970.</ref>
U katalizovanoj [[elementarna reakcija|elementarnoj reakciji]], katalizatori '''ne''' menjaju sveukopni prinos reakcije: oni '''ne''' utiču na [[hemijska ravnoteža|hemijsku ravnotežu]] reakcije, pošto u jednakoj meri utiču na brzine direktne i povratne reakcije (pogledajte isto tako [[termodinamika|termodinamiku]]). [[Drugi zakon termodinamike]] opisuje zašto katalizator ne menja hemijsku ravnotežu reakcije. Pretpostavimo da postoji takav katalizator koji pomera ravnotežu. Uvođenje katalizatora u sistem bi dovolo do pomeranja reakcije do nove reavnoteže, čime se proizvodi energija. Produkcija energije je neophodna pošto su reakcije spontane ako i samo ako se oslobađa [[Gibsova slobodna energija]], a ako nema energetske barijere, nema ni potrebe za katalizatorom. Dalje, uklanjanje katalizatora takođe može da dovede do reakcije, proizvodeći energiju; i.e. adicija i njen reverzni proces, bi obe proizvodile energiju. Stoga, katalizator koji menja ravnotežu bi bio [[Perpetuum mobile|mašina perpetualnog kretanja]], kontradikcija zakonima termodinamike.<ref>A.J.B. Robertson ''Catalysis of Gas Reactions by Metals''. Logos Press, London, 1970.</ref>
Ако катализатор мења равнотежу, онда се он мора конзумирати са током реакције, и стога је исто тако реактант. Илустрација тога је базом катализована [[хидролиза]][[естар|естара]], у којој произведена [[карбоксилна киселина]] одмах реагује са катализатором и стога се реакциона равнотежа помера ка хидролизи.
Ako katalizator menja ravnotežu, onda se on mora konzumirati sa tokom reakcije, i stoga je isto tako reaktant. Ilustracija toga je bazom katalizovana [[hidroliza]][[estar|estara]], u kojoj proizvedena [[karboksilna kiselina]] odmah reaguje sa katalizatorom i stoga se reakciona ravnoteža pomera ka hidrolizi.
[[SIСИ izvedenaизведена jedinicaјединица]] zaза merenjeмерење '''katalitičkeкаталитичке aktivnostiактивности''' katalizatoraкатализатора jeје [[katalкатал]], iи.eе. molмол poпо sekundiсекунди. ProduktivnostПродуктивност katalizatoraкатализатора seсе možeможе opisatiописати [[brojброј preokretaпреокрета|brojemбројем preokretaпреокрета]] (-{TON}- - {{jez-eng|turn over number}}),<ref name=Hagen>{{ cite book |author=Hagen J |title=Industrial Catalysis: A Practical Approach |year=2006 |publisher=Wiley-VCH |location=Weinheim, Germany }}</ref> aа katalitičkaкаталитичка aktivnostактивност ''frekvencijomфреквенцијом preokretaпреокрета'' (-{TOF}- - {{jez-eng|turn over frequency}}), kojaкоја jeје -{TON}- poпо jediniciјединици vremenaвремена. BiohemijskiБиохемијски ekvivalentеквивалент jeје [[enzimskaензимска jedinicaјединица]].<ref>{{cite journal |others= Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry (NC-IUB) |title=Units of Enzyme Activity |journal=Eur. J. Biochem. |volume=97 |pages=319–20 |year=1979 |url= |doi=10.1111/j.1432-1033.1979.tb13116.x |issue=2}}</ref>
Катализатор стабилизује прелазно стање у већој мери него што ставилизује почетни материјал. Он снижава кинетичку баријеру снижавањем ''разлике'' енергије измежу почетног материјала и прелазног стања. Он '''не''' мења енергетску разлику између почетног материјала и продуката (термодонамичку баријеру), или доступну енергију (она долази из окружења у облику топлоте или светлости).
Katalizator stabilizuje prelazno stanje u većoj meri nego što stavilizuje početni materijal. On snižava kinetičku barijeru snižavanjem ''razlike'' energije izmežu početnog materijala i prelaznog stanja. On '''ne''' menja energetsku razliku između početnog materijala i produkata (termodonamičku barijeru), ili dostupnu energiju (ona dolazi iz okruženja u obliku toplote ili svetlosti).
== Види још ==
| 