Katalizör

Katalizör (Yunanca'dan κατάλυσις = çözülme), kimyevi bir reaksiyonun hızını arttıran veya yavaşlatan maddeler. Katalizör terimi, 1835'te İsveçli kimyacı Jöns Jakob Berzelius tarafından ilk defa kullanıldı. Berzelius, katalizörün reaksiyona giren maddelerin bağlarını çözecek şekilde tesir ettiğini ve böylece reaksiyonun daha hızlı bir şekilde meydana gelmesine yardım ettiğini kabul etti. Bazı katalizörler reaksiyonun hızını yavaşlatır. Bunlara negatif katalizör denir. Buna rağmen katalizörlerin çoğu reaksiyon hızını arttırır ve reaksiyon hızını arttıran katalizörlere de pozitif katalizör denir.

Katalitik işlemler modern sanayide (bilhassa esası kimyevi madde olan) ve petrol ürünleri katalizörlerin karakterleri

Her tip katı, sıvı veya gaz madde katalizör olarak tesir edebilir. Buna rağmen katalitik reaksiyonlar çok tipik özellikler gösterdiğinden yalnız belirli maddeler belirli reaksiyonlara katalitik etki yapabilir.

İlk önceleri, katalizörlerin katıldıkları reaksiyon sırasında değişikliğe uğramadıkları düşünüldü. Sonradan bazı katalizörlerin reaksiyona iştirak ettiği, yani bir değişikliğe uğradığı, fakat bunların reaksiyon sonunda miktar ve şekil olarak yeniden ilk hallerine döndükleri tesbit edildi. Bazı katalizörlerin reaksiyon sırasında hiç olmazsa şekillerinin devamlı olarak değiştiği bilinmektedir.

Katalizörlerin genellikle küçük miktarları tesirlidir. Bir katalizör kendinin birkaç bin katı ağırlığındaki maddelerin reaksiyonunu katalize edebilir. Katalizör, reaksiyonun hızını arttırırken tersinir (geri dönebilen veya çift yönlü) bir reaksiyonun denge noktasına tesir etmez. Katalizör reaksiyon hızını arttırdığı için reaksiyonun kısa zamanda dengeye gelmesini sağlar. Fakat reaksiyona giren maddelerin denge noktasındaki bağıl konsantrasyonlarını değiştirmez. Yani o reaksiyon katalizörsüz, meydana gelse ve dengeye ulaşsa, denge halinde iken mevcut olan reaksiyona giren madde miktarı, aynı reaksiyonun katalizörle elde edilmiş denge halindeki miktarına eşittir.

Katalitik etkimenin mekanizması

Katalitik etkimenin gerçek mekanizması tam olarak bilinmemesine rağmen bunun en azından bazı durumlarda reaksiyona giren maddelerin katalizör yüzeyinin küçük bir kısmı üzerinde emildiği (absorblandığı) bir yüzeysel olay olduğu düşünülmektedir. Böyle bir olay, reaksiyonun başlaması için gerekli olan aktif enerji miktarını herhangi bir şekilde azaltabilir. Böylece ilerlemenin daha hızlı olması sağlanır. Negatif katalizörler, zincirleme reaksiyonlardaki bir basamağa etki ederek bunu takip eden basamakları durdururlar. Mesela katalizör, reaksiyon ortamındaki maddelerden biriyle birleşerek reaksiyonun devamına mani olur. Aynı zamanda negatif katalizörler, pozitif katalizörlerle birleşerek onun tesirini yok edebilir. Pozitif ve negatif katalizörler bazı kirliliklerin etkisine maruz kalır ki o zaman katalizör zehirlenir, yani katalizörün etkisi ortadan kalkar. Bu şekildeki zehirler, katalizör yüzeyi üzerindeki aktif bölgeleri atıl hale getirebilecek şekilde etki edebilirler.

Katalizör tipleri

Çok bilinen katalizörler metalik bileşiklerin ve metallerin tozlarıdır. Katalizörler, bileşik ve reaksiyon tipine bağlı olarak sınıflandırılabilir. Mesela, sülfat asidi, hidrokarbonların izomerizasyonunda, platin, çift bağların hidrojenlendirilmesinde kullanılır. Hayvan ve bitki hücrelerinde bulunan enzimler, hayat için zaruri olan biyokimyevi reaksiyonları katalize ederler.