催化剂

催化剂科技名词定义中文名称：催化剂英文名称：catalyst定义：能提高化学反应速率，而本身结构不发生永久性改变的物质。

如蛋白质性酶和具有催化活性的RNA。

应用学科：细胞生物学（一级学科）；细胞化学（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片催化剂对反应速率的改变在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率（既能提高也能降低），而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂（也叫触媒）根据国际纯粹化学和应用化学联合会(IUPAC)1981年的定义：催化剂是一种增加反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质。

催化剂在化学反应中引起的作用叫催化作用。

催化剂在工业上也称为触媒。

催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化；它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性（或专一性）。

一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用，例如二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用，加快化学反应速率，但对其他的化学反应就不一定有催化作用。

某些化学反应并非只有唯一的催化剂，例如氯酸钾受热分解中能起催化作用的还有氧化镁、氧化铁和氧化铜等等。

初中课本上定义：在化学反应里能改变（加快或减慢）其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后（反应过程中会改变）都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。

其物理性质可能会发生改变，例如MnO2在催化氯酸钾生成氯化钾和氧气的反应前后由块状变为粉末状。

也有一种说法，催化剂先与反应物中的一种反应，然后两者的生成物继续在原有条件下进行新的化学反应，而催化剂反应的生成物的反应条件较原有反应物的反应条件有所改变。

例如：向H2O2溶液中滴加FeCl3溶液，可发生下列反应：H2O2+2Fe3+==2Fe2+ +O2 +2H+ ，H2O2+2Fe2++2H+==2Fe3++2H2O可以看到，第一个反应生成的2Fe2+ +2H+在第二个反应中马上反应掉，又变回2Fe3+，和第一个反应正好抵消。

在这里Fe3+就起着催化剂作用。

催化剂原先因发生化学反应而生成的物质会在之后进一步的反应中重新生成原有催化剂，即上面提到的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。

一般来说，催化剂是指参与化学反应中间历程的，又能选择性地改变化学反应速率，而其本身的数量和化学性质在反应前后基本保持不变的物质。

通常把催化剂加速化学反应，使反应尽快达到化学平衡的作用叫做催化作用。

编辑本段发现催化剂最早由瑞典化学家贝采里乌斯发现。

一百多年前，有个魔术“神杯”的故事。

有一天，瑞典化学家贝采里乌斯在化学实验室忙碌地进行着实验，傍晚，他的妻子玛利亚准备了酒菜宴请亲友，祝贺她的生日。

贝采里乌斯沉浸在实验中，把这件事全忘了，直到玛丽亚把他从实验室拉出来，他才恍然大悟，匆忙地赶回家。

一进屋，客人们纷纷举杯向他祝贺，他顾不上洗手就接过一杯蜜桃就一饮而尽。

当他自己斟满第二杯酒干杯时，却皱起眉头喊道：“玛利亚，你怎么把醋拿给我喝！”玛利亚和客人都愣住了。

玛丽亚仔细瞧着那瓶子，还倒出一杯来品尝，一点儿都没错，确实是香醇的蜜桃酒啊！贝采里乌斯随手把自己倒的那杯酒递过去，玛丽亚喝了一口，几乎酸的吐了出来，也说：“甜酒怎么一下子变成醋酸啦？”客人们纷纷凑近来，观察着，猜测着这“神杯”发生的怪事。

贝采里乌斯发现，原来酒杯里有少量黑色粉末。

他瞧瞧自己的手，发现手上沾满了在实验室研磨白金时给沾上的铂黑。

他兴奋地把那杯酸酒一饮而尽。

原来，把酒变成醋酸的魔力是来源于白金粉末，是它加快了乙醇（酒精）和空气中的氧气发生化学反应，生成丁醋酸。

后来，人们把这一作用叫做触媒作用又叫催化作用，希腊语的意思是“解去束缚”。

1836年，他还在《物理学与化学年鉴》杂志上发表了一篇论文，首次提出化学反应中使用的“催化”与“催化剂”概念。

编辑本段用途在化工生产、科学家实验和生命活动中，催化剂都大显身手。

例如，硫酸生产中要用五氧化二钒作催化剂。

由氮气跟氢气合成氨气，要用以铁为主的多分组催化剂，提高反应速率。

在炼油厂，催化剂更是少不了，选用不同的催化剂，就可以得到不同品质的汽油、煤油。

化工合成酸性和碱性色可赛思催化剂。

车尾气中含有害的一氧化碳和一氧化氮，利用铂等金属作催化剂可以迅速将二者转化为无害的二氧化碳和氮气。

酶是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质，生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行，酿造业、制药业等都要用催化剂催作。

我们可在波兹曼分布（Boltzmann distribution）与能量关系图（energy profile diagram）中观察到，催化剂可使化学反应物在不改变的情形下，经由只需较少活化能（activation energy）的路径来进行化学反应。

而通常在这种能量下，分子不是无法完成化学反应，不然就是需要较长时间来完成化学反应。

但在有催化剂的环境下，分子只需较少的能量即可完成化学反应。

编辑本段类型催化剂[1]种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。

多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等;按照反应类型又分为聚合、缩聚、接枝、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等催化剂;按照作用大小还分为主催化剂和助催化剂。

均相催化剂催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。

均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸和碱性催化剂。

溶性过渡金属化合物(盐类和络合物)等。

均相催化剂以分子或离子独立起作用，活性中心均一，具有高活性和高选择性。

多相催化剂和生物催化剂。

多相催化剂镍催化剂多相催化剂又称非均相催化剂呈现在不同相（Phase）的反应中，即和它们催化的反应物处于不同的状态。

例如：在生产人造黄油时，通过固态镍（催化剂），能够把不饱和的植物油和氢气转变成饱和的脂肪。

固态镍是一种多相催化剂，被它催化的反应物则是液态（植物油）和气态（氢气）。

一个简易的非均相催化反应包含了反应物（或zh-ch:底物;zh-tw:受质）吸附在催化剂的表面，反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物出现。

目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。

生物催化剂酶是生物催化剂，是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的有机物（绝大多数的蛋白质。

但少量RNA也具有生物催化功能），旧称酵素。

生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行。

酶的催化作用同样具有选择性。

例如，淀粉。

酶催化淀粉水解为糊精和麦芽糖，蛋白酶催化蛋白质水解成肽等。

活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。

如果没有酶，生物体内的许多化学反应就会进行得很慢，难以维持生命。

大约在37℃的温度中（人体的温度），酶的工作状态是最佳的。

如果温度高于50℃或60℃，酶就会被破坏掉而不能再发生作用。

因此，利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂，在低温下使用最有效。

酶在生理学、医学、农业、工业等方面，都有重大意义。

目前，酶制剂的应用日益广泛。

(例如：酶制剂在工业上可作催化剂使用，某些酶还是珍贵的药物。

)编辑本段催化反应人们利用催化剂，可以改变化学反应的速率，这被称为催化反应。

大多数催化剂都只能加速某一种化学反应，或者某一类化学反应，而不能被用来加速所有的化学反应。

催化剂并不会在化学反应中被消耗掉。

不管是反应前还是反应后，它们都能够从反应物中被分离出来。

不过，它们有可能会在反应的某一个阶段中被消耗，然后在整个反应结束之前又重新产生。

使化学反应加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应减慢的催化剂，叫做负催化剂。

例如，酯和多糖的水解，常用无机酸作正催化剂；二氧化硫氧化为三氧化硫，常用五氧化二钒作正催化剂，这种催化剂是固体，反应物为气体，形成多相的催化作用，因此，五氧化二钒也叫做触媒或接触剂；食用油脂里加入0.01%～0.02%没食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸败，在这里，没食子酸正丙酯是一种负催化剂(也叫做缓化剂或抑制剂)。

目前，对催化剂的作用还没有完全弄清楚。

在大多数情况下，人们认为催化剂本身和反应物一起参加了化学反应，降低了反应所需要的活化能。

有些催化反应是由于形成了很容易分解的“中间产物”，分解时催化剂恢复了原来的化学组成，原反应物就变成了生成物。

有些催化反应是由于吸附作用，吸附作用仅能在催化剂表面最活泼的区域(叫做活性中心)进行。

活性中心的区域越大或越多，催化剂的活性就越强。

反应物里如有杂质，可能使催化剂的活性减弱或失去，这种现象叫做催化剂的中毒。

催化剂对化学反应速率的影响非常大，有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。

催化剂一般具有选择性，它仅能使某一反应或某一类型的反应加速进行。

例如，加热时，甲酸发生分解反应，一半进行脱水，一半进行脱氢：HCOOH=H2O+COHCOOH=H2+CO2如果用固体Al2O3作催化剂，则只有脱水反应发生；如果用固体ZnO作催化剂，则脱氢反应单独进行。

这种现象说明，不同性质的催化剂只能各自加速特定类型的化学反应过程。

因此，我们利用催化剂的选择性，可使化学反应主要向某一方向进行。

在催化反应里，人们往往加入催化剂以外的另一物质，以增强催化剂的催化作用，这种物质叫做助催化剂。

助催化剂在化学工业上极为重要。

例如，在合成氨的铁催化剂里加入少量的铝和钾的氧化物作为助催化剂，可以大大提高催化剂的催化作用。

钯催化剂被广泛应用于工业催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，现在几乎有半数以上的化工产品，在生产过程里都采用催化剂。

例如，合成氨生产采用铁催化剂，硫酸生产采用钒催化剂，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中，都采用不同的催化剂。

据统计，约有80%~85%的化工生产过程使用催化剂（如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，石油、天然气、煤的综合利用，等等），目的是加快反应速率，提高生产效率。

在资源利用、能源开发、医药制造、环境保护等领域，催化剂也大有作为，科学家正在这些领域探索适宜的催化剂以期在某些方面有新的突破。

催化剂显然是参加了反应，只是作为一个反应中介，在反应前后总量不变（注意，不是在反应中总量不变），而使得加快或减缓反应速度的一种物质。

比如有反应A+B=C而A+R=X ，X+B=C+R 这样反应的话，速度会和上式不一样，则R在反应前后问题没有变化，则可说R是反应A+B=C的催化剂。

行业发展趋势美国Freedonia集团日前发布的最新研究报告显示，未来5年虽然全球化工行业仍将维持健康发展的势头，但化工催化剂需求增速将是所有催化剂终端领域中最慢的，尤其是有机合成催化剂需求近期将受到医药工业缺乏新产品的不利影响，然而这种不利的影响会被非洲、亚太、东欧和中东地区石化工业的扩能所弥补；聚合催化剂的需求增速则将是所有催化剂品种中最快的，主要原因是非洲和中东地区聚合物产能的快速扩张；由于加氢处理催化剂需求量稳步增长以及非洲、中东和亚太地区油品产量较高，炼油催化剂需求也将非常强劲。