katalysatorer är de okända hjältarna i de kemiska reaktionerna som får det mänskliga samhället att kryssa. En katalysator är något material som påskyndar kemiska reaktioner. Med en hjälpande hand från en katalysator kan molekyler som kan ta år att interagera nu göra det på några sekunder. Fabriker är beroende av katalysatorer för att göra allt från plast till droger. Katalysatorer hjälper till att bearbeta petroleum och kol till flytande bränslen. De är viktiga aktörer inom ren energiteknik. Naturliga katalysatorer i kroppen — kända som enzymer — spelar till och med viktiga roller i matsmältningen och mer.
under en kemisk reaktion bryter molekyler kemiska bindningar mellan sina atomer. Atomerna skapar också nya bindningar med olika atomer. Det här är som att byta partner på en fyrkantig dans. Ibland, dessa partnerskap är lätta att bryta. En molekyl kan ha vissa egenskaper som låter den locka bort atomer från en annan molekyl. Men i stabila partnerskap är molekylerna nöjda som de är. Vänster tillsammans under en mycket lång tid, några kan så småningom byta partner. Men det finns ingen massa frenesi av bond bryta och ombyggnad.
lärare och föräldrar, registrera dig för fuskbladet
Veckovisa uppdateringar som hjälper dig att använda vetenskapliga nyheter för studenter i inlärningsmiljön
katalysatorer gör en sådan brytning och ombyggnad mer effektiv. De gör detta genom att sänka aktiveringsenergin för den kemiska reaktionen. Aktiveringsenergi är den mängd energi som behövs för att den kemiska reaktionen ska kunna inträffa. Katalysatorn ändrar bara vägen till det nya kemiska partnerskapet. Det bygger motsvarande en asfalterad motorväg för att kringgå en ojämn grusväg. En katalysator används dock inte i reaktionen. Som en wingman uppmuntrar det andra molekyler att reagera. När de gör det böjer det ut.
enzymer är biologins naturliga katalysatorer. De spelar en roll i allt från att kopiera genetiskt material till att bryta ner mat och näringsämnen. Tillverkare skapar ofta katalysatorer för att påskynda processer inom industrin.
en teknik som behöver en katalysator för att fungera är en vätebränslecell. I dessa enheter reagerar vätgas (H2) med syrgas (O2) för att göra vatten (H2O) och El. Dessa system finns i ett vätgasfordon där de skapar el för att driva motorn. Bränslecellen måste separera atomerna i molekyler av väte och syre så att dessa atomer kan blandas om för att skapa nya molekyler (vatten). Utan någon hjälp, fastän, att ombildning skulle ske mycket långsamt. Så bränslecellen använder en katalysator-platina-för att driva dessa reaktioner längs.
platina fungerar bra i bränsleceller eftersom det interagerar precis rätt mängd med varje startgas. Platinas yta lockar gasmolekylerna. I själva verket drar det dem nära varandra så att det uppmuntrar — hastigheter längs — deras reaktion. Sedan låter det sitt hantverk flyta fritt.
i åratal har andra tekniker också förlitat sig på platinakatalysatorer. För att ta bort skadliga föroreningar från avgaser, till exempel, är bilar nu beroende av katalysatorer.
men platina har några nackdelar. Det är dyrt, för en. (Folk gillar att använda den i snygga smycken.) Och det är inte lätt att få.
några andra katalysatorer har stigit till superstarstatus. Dessa inkluderar metaller med kemiska egenskaper som liknar platina. bland dem är palladium och iridium. Liksom platina är båda dock dyra och svåra att få. Därför är jakten på billigare katalysatorer att använda i bränsleceller.
vissa forskare tror att kolmolekyler kan fungera. De skulle säkert vara mindre kostsamma och lätt rikliga. Ett annat alternativ kan vara att använda enzymer som liknar de som finns i levande saker.