20 esempi di catalizzatori (e loro funzioni)

Di catalizzatore ne capisci uno sostanza o elemento, sia semplice che composto, che svolge un ruolo di accelerazione in a reazione chimica determinato, accorciando i tempi in cui si manifesta ma senza alterare affatto il prodotto finale e senza perdere nel processo la propria massa (cosa che invece avviene nei reagenti). Ad esempio: enzimi, luce UV, zinco, cobalto.

Questo processo di accelerazione di una reazione chimica è chiamato "catalisi". E gli elementi o le sostanze che inibiscono la catalisi sono noti come inibitori. Molte reazioni chimiche necessitano di un catalizzatore adatto a seconda che si voglia aumentare o diminuire la velocità con cui si verificano. In questo senso la catalisi può essere positiva (la velocità della reazione aumenta) o negativa (la velocità della reazione diminuisce).

Il indagine nella catalisi e nella produzione di agenti catalitici è un campo prolifico di industria chimica e biologica, in quanto consentono di accelerare le reazioni semplicemente con l'opportuna aggiunta dell'apposito catalizzatore.

Esempi di catalizzatore (e sua funzione)

1. Enzimi. Sono sostanze secrete biologicamente e naturalmente dall'organismo del esseri viventi. Gli enzimi svolgono un ruolo catalitico molto importante, poiché accelerano processi chimici vitali che, se avvenissero da soli, richiederebbero temperature spesso incompatibile con la vita. La pepsina e la tripsina, ad esempio, svolgono un ruolo nella scomposizione delle carni, accelerando la digestione che altrimenti richiederebbe molto più tempo e fatica.
2. luce UV. La luce ultravioletta, insieme a un catalizzatore, consente la fotocatalisi: l'accelerazione di una reazione chimica per opera di un catalizzatore attivato dall'energia luminosa dell'ultravioletto. Ozono e ossidi metallici transizione sono fotocatalizzatori comuni.
3. Catalizzatori al palladio. Integrati nei sistemi automobilistici che utilizzano benzina senza piombo, questi dispositivi contengono Palladio o platino in piccole particelle in un contenitore che aderisce agli scarichi del automobili. Questi metalli agiscono come catalizzatori nel processo di attenuazione del monossido di carbonio e altro gas tossici del combustione, e consentirne la riduzione a vapore acqueo o altre sostanze meno pericolose in tempi record.
4. Cloruro di alluminio. Questo catalizzatore viene utilizzato nell'industria petrolchimica per ottenere resine sintetiche o sostanze lubrificanti, senza alterare la delicatezza del idrocarburi in questione, poiché possiede proprietà acide e basiche allo stesso tempo (è anfotero).
5. Derivati ​​del fluoro. Accelerano la decomposizione dell'ozono (O3 → O + O2), che normalmente è una reazione abbastanza lenta. Questo è il problema degli aerosol e dei refrigeranti che rilasciano CFC nell'atmosfera: diluiscono lo strato di ozono.
6. Sostanze acide. I protoni rilasciati dalla maggior parte dei sostanze acide possono svolgere il ruolo di catalizzatori in alcune reazioni chimiche, come l'idrolisi (scomposizione degli esteri per formare acidi carbossilici e alcoli) di esteri (derivati ​​organici del petrolio).
7. Zinco. È un catalizzatore comune nella costituzione dei cicloalcani (idrocarburi saturi) utilizzati in profumeria, industria petrolifera e altri.
8. Biossido di manganese (MnO2). Questo composto è un catalizzatore frequente per accelerare la decomposizione del perossido di idrogeno o del perossido di idrogeno (2H2O2 → 2H2O + O2).
9. Ferro (III). est metallo Viene utilizzato come catalizzatore nel processo Haber-Bosch per ottenere ammoniaca da idrogeno e azoto.
10. Pentossido di vanadio (V2O5). È un composto altamente tossico che perde ossigeno in modo reversibile quando riscaldato. Ecco perché viene utilizzato come catalizzatore per ottenere acido solforico dall'anidride solforosa (SO2).
11. Titanio. Miscelato con alluminio, viene utilizzato nel processo di polimerizzazione Ziegler-Natta per accelerare la ottenere polietilene ad alta densità (HDPE), utilizzato per fabbricare contenitori e tappi di bottiglia plastica.
12. Nichel. Finemente suddiviso, viene utilizzato nell'idrogenazione degli oli vegetali attraverso i quali si ottiene la margarina: grassi insaturi si saturano per bombardamento di idrogeno e questo metallo accelera questo processo.
13. Biossido di silicio o silice (SO2). È uno dei catalizzatori più utilizzati nel processo di cracking catalitico dell'olio, oltre alle alte pressioni e temperature. Il cracking Consiste nell'ottenere sostanze più semplici da un idrocarburo complesso.
14. Cobalto (Co) e Molibdeno (Mo). Sono sostanze utilizzate sull'allumina nel processo di reforming catalitico del petrolio, in cui la nafta pesante viene separata dallo zolfo e dall'azoto, per aumentarne il numero di ottano.
15. Permanganato di potassio (KMnO4). Viene utilizzato come catalizzatore per la reazione chimica che trasforma gli alcheni (idrocarburi insaturi o olefine) in dioli.
16. Platino. Questo metallo viene utilizzato come catalizzatore in alcune reazioni per ottenere derivati ​​del benzene, come il cicloesano, essenziale nella fabbricazione del nylon.
17. Oro. Recenti ricerche mostrano l'efficacia dell'oro come nanocatalizzatore, cioè quando si trova in raggruppamenti atomici tra le otto e le due dozzine atomi.
18. Acido citrico. L'acido contenuto nel limone o in altri agrumi rallenta (catalisi negativa) il processo di ossidazione a partire dal materiale organico. Questo può essere verificato con un pezzo di mela.
19. D'argento. L'argento policristallino e l'argento nanoporoso negli esperimenti di elettrocatalisi sono efficaci acceleratori del processi di riduzione dell'anidride carbonica (CO2), che consentono la produzione efficiente di prodotti chimici utensili.

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