催化

催化,在化学， a的速率的修改化学反应，通常是一种加速，通过添加一种物质不是消耗反应过程中。化学反应的速率——即发生反应的速度——取决于许多因素，包括反应物质的化学性质和它们所处的外部条件。与化学反应速率有关的一种具有很大理论和实际意义的特殊现象是催化，即化学反应本身不被消耗的物质加速化学反应催化剂．催化的研究在理论上是有趣的，因为它揭示了化学反应的基本性质;在实践中，催化的研究是重要的，因为许多工业过程依赖于催化剂为了他们的成功。的奇特现象生活如果没有生物催化剂，这几乎是不可能的酶．

在催化反应中催化剂一般与反应物发生化学结合，但最终会再生，所以用量催化剂保持不变。由于催化剂不被消耗，每一种催化剂分子可诱导许多反应物分子的转化。对于一种活性催化剂，一分子催化剂每分钟转化的分子数可达几百万。

如果一种物质或一种物质的组合同时进行两种或两种以上的反应，产生不同的产物，则产物的分布可能受到使用一种催化剂的影响，这种催化剂可选择性地加速一种相对于其他的反应。通过选择适当的催化剂，可以使一种特定的反应发生到几乎排除另一种反应的程度。催化的许多重要应用都是基于这种选择性。

因为反向化学反应可以通过步骤的倒转来进行构成正向反应的机理，一个特定反应的催化剂在两个方向上都能同等加速。因此，催化剂的位置不受影响平衡化学反应的;它只影响达到平衡的速率。这种概括的明显例外是那些其中一种产物也是反应的催化剂的反应。这种反应称为自催化反应。

还有一些情况是已知的，其中添加了一种叫做砷的外来物质抑制剂，降低化学反应速率。这种现象，适当地称为抑制或迟滞，有时也称为负催化。在某些情况下，抑制剂的浓度可能比反应物的浓度低得多。抑制作用可能源于(1)其中一种反应物浓度的降低复杂的反应物和抑制剂之间的形成，(2)活性催化剂浓度的降低(催化剂“中毒”)，因为催化剂和抑制剂之间的复合物形成，或(3)a的终止连锁反应因为抑制剂破坏了链载体。

历史

这个词催化(源自希腊语型- - - - - -，“下”，以及lyein“松开”)最初是由一位伟大的瑞典化学家使用的Jöns雅各布·贝采里乌斯在1835年，将18世纪末和19世纪初其他化学家的一系列观察结果联系起来。其中包括增强转换淀粉来糖通过酸首先由戈特利布·西吉斯蒙德·康斯坦丁·基尔霍夫观察到;汉弗莱·戴维爵士的观察,铂加速的燃烧各种各样的气体；稳定性的发现过氧化氢但在酸性溶液中其分解存在碱等金属作为锰，银、白金及黄金；观察到氧化酒精来醋酸是在精细分割的铂的存在下完成的。促进这些不同反应的药剂被称为催化剂，贝采里乌斯假设了一种特殊的未知催化剂力在这样的过程中运作

1834年，这位英国科学家迈克尔·法拉第检验过铂金板完成气体重组的威力吗氢而且氧气的产品电解的水)以及其他气体(如乙烯而且一氧化碳．法拉第坚持认为，活动的基本条件是一个完全干净的金属表面(在这个表面上，缓速气体可以与反应气体竞争，等等抑制活性)，这个概念后来在催化中被证明是非常重要的。

许多原始技术艺术都涉及催化的无意识应用。的发酵的酒以醋酸和制造肥皂从脂肪碱在人类早期历史中是众所周知的。烧制硫酸的混合物硫硝基(钠硝酸盐)是早期的先驱引领室法的硫酸制造，其中二氧化硫的加入加速了氧化氧化物的氮．(汉弗莱·戴维爵士(Sir Humphry Davy)在1812年根据其他人的实验提出了后一种过程的机制。)

在1850年，a的概念速度的反应是在研究水解或蔗糖的转化。这个词反演指单色所经历的旋转变化光当它通过反应系统时，a参数因此，这很容易衡量促进研究反应。研究发现，在任何时候，转化的速率都与蔗糖的转化量成正比，而酸的存在加速了这一速率。(后来的研究表明，反转速率与酸的强度成正比。)这工作在某种程度上前体在后来的研究中，反应速度和温度升高对反应速度的加速影响范霍夫，Svante Arrhenius,威廉•奥斯特瓦尔德，他们都在科学的发展中发挥了领导作用物理化学．奥斯特瓦尔德对反应速度的研究使他在19世纪90年代将催化剂定义为改变给定化学反应速度而不改变化学反应的物质能源反应的因素。

奥斯特瓦尔德的这句话是一个令人难忘的进步，因为它暗示催化剂不会改变反应中平衡的位置。1877年乔治·莱莫恩已经表明氢化物酸分解成氢和碘达成了相同的目标平衡点在350°C(660°F)， 19%，无论反应是在铂海绵存在下快速进行还是缓慢进行气体阶段．这一观察结果有一个重要的结果:在一个反应中，正向反应的催化剂也是反向反应的催化剂。P.E.M. Berthelot1879年，著名的法国化学家约翰液体系统，当他发现有机酸和醇的反应，称为酯化，是由少量的强无机酸的存在催化，正如是相反的过程，水解酯类(酯和水之间的反应)。

刻意的应用催化剂在19世纪进行了工业过程。英国化学家菲利普斯(P. Phillips)申请了使用铂将二氧化硫氧化为三氧化硫的专利空气．他的方法曾被使用过一段时间，但由于铂催化剂失去活性而被放弃。反应物中的毒物后来被发现是罪魁祸首，这个过程在20世纪初取得了技术上的成功。在1871年，一种用于氧化的工业工艺被开发出来盐酸来氯在铜盐的存在下浸渍粘土砖。得到的氯被用于制造漂白粉(一种将氯释放到漂白粉上的干燥物质)治疗与酸)与石灰反应。同样，在这个反应中，观察到在两个方向上都达到了相同的平衡。此外，还发现，越低的温度，氯的平衡含量越大;450°C(840°F)的工作温度可以在方便的时间内产生最多的氯。

19世纪末，这位著名法国化学家的经典研究保罗Sabatier关于氢的相互作用有各种各样的有机化合物使用了各种金属催化剂;这项研究导致了德国液体不饱和脂肪氢化的专利的发展固体饱和脂肪镍催化剂。德国三种重要催化工艺的发展对19世纪末和20世纪初的工业产生了重大影响。一个是所谓的接触过程用于催化生产硫酸，从产生的二氧化硫冶炼操作。另一种是催化法合成有价值染料的生产靛蓝．第三种是氮气和氢气的催化组合生产氨——Haber-Bosch过程用来固定氮，这是化学家发明的弗里茨·哈伯(德国而且卡尔·博世．