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cinétique chimique
La vitesse de réaction
Théorie collision
réaction élémentaire
molécularité
L'équation cinétique
ordre de réaction
constante de vitesse
équation Arrhenius
équation eyring
Transition État théorie
transition État
Mécanisme de réaction
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approximation de régime permanent
Effet isotopique cinétique
catalyse
catalyseur
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catalyseur de transfert de phase
catalyse enzymatique
photocatalyseur
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Activité catalytique
site actif
support catalytique
la désactivation du catalyseur
Catégorie: Cinétique chimique
icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: Activité catalytique.

la catalyse (Du mot grec καταλύειν,[1] ce qui signifie que pour briser, faire fondre) est un phénomène chimique à travers laquelle le la vitesse d'une réaction chimique Il subit des changements pour l'intervention d'une substance (ou mélange de substances) ledit catalyseur, qui est non consommé par la réaction procède lui-même.

Avec le terme de catalyse également: une branche de la chimie, en particulier à la afférences chimie industrielle, que les études synthèse, la caractérisation, conception et le réglage de molécules adapté pour couvrir le rôle de catalyseurs pour l'amélioration ou même la mise en œuvre des réactions même les plus variées.

principes généraux

catalyse
Résultats d'énergie potentielle pour une réaction générique X + Y → Z. En présence du catalyseur, est modifié le trajet de réaction normale (en noir) (en rouge), de manière à avoir un énergie d'activation inférieur. Les conditions cinétiques sont donc différentes, alors que les conditions thermodynamiques restent inchangées.

Le principe général de la catalyse consiste à la variation de la Mécanisme de réaction, puis les différents « sauts » (correspondant à la valeur de 'énergie d'activation) Que les réactifs doivent prendre pour obtenir les produits. L'effet de la catalyse est cinétique dans la nature, et non thermodynamique: L'action du catalyseur en fait modifier les stades intermédiaires de la réaction, mais ne modifie pas l'état final. Cela signifie que le catalyseur n'a aucun effet sur si oui ou non une réaction à avoir lieu.

Dans la majorité des cas exploités dans la pratique, il conduit à des voies de réaction de catalyse, caractérisé par une énergie d'activation totale plus faible, avec une augmentation conséquente de la vitesse de réaction; Il y a aussi des cas où l'intervention d'un catalyseur implique des mécanismes qui réduisent la vitesse, ils parlent dans ce cas catalyse négative ou inhibition (Et le catalyseur vient plus correctement appelé inhibiteur réaction[2]).

selon phase où est le catalyseur, il existe deux types de catalyse:[2]

  • catalyse homogèneSi le catalyseur est dissous dans le milieu réactionnel, qui est dans la même phase (par exemple, liquide) dans lequel les réactifs sont présents;
  • catalyse hétérogène: Si le catalyseur et les réactifs ne sont pas dans la même phase (par exemple, si le catalyseur est un solide finement dispersé dans un environnement de réaction fluide).

applications

Un exemple pratique de la catalyse est Convertisseur catalytique. Dans le cadre de chimie industrielle, le mécanisme de la catalyse est exploitée dans une multitude de processus chimiques, y compris la production de fibres synthétiques, des médicaments et d'additifs alimentaires.

Catalyse dans les systèmes biologiques

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: catalyse enzymatique et enzymes.

en biochimie, l'action du catalyseur est réalisée par enzymes, vous êtes spécial protéine produit par ADN. Les réactifs qui se lient à l'enzyme de réagir sont appelés "substrat». Les enzymes sont très sélectif, grâce notamment aux réactifs, ils suivent une seule réaction chimique entre les nombreuses réactions chimiques possibles.

catalyse
Représentation action catalytique d'une enzyme

histoire

Le terme a été introduit par catalyse Berzelius en 1836. en 1814 Kirchhoff montre l'hydrolyse de l'amidon catalysée par des acides, en 1817 Humphry Davy découvre que l'introduction de la platine dans un mélange d'air chaud et gaz de ville réchauffe le blanc chaud métal.

en 1824 Henry a rapporté l'empoisonnement d'un catalyseur: l 'éthylène Il inhibe la réaction entre hydrogène et oxygène sur platine. Notez alors 'oxydation sélective dans la réaction entre l'oxygène et un mélange gazeux constitué d'hydrogène, le monoxyde de carbone et méthane.

en 1845 William Robert Grove Il montre qu'un filament de platine est également un bon catalyseur pour la décomposition de 'eau en hydrogène et oxygène. en 1871 diacre Il se développe le processus d'oxydation de 'acide chlorhydrique, en utilisant un catalyseur constitué d'un brique d 'argile imprégnés sel de cuivre. en 1877 Lemoine montre que la décomposition de 'l'acide iodique en hydrogène atteint le même point d'équilibre à 350 ° C même si la réaction est effectuée sans catalyseur (platine). Cette propriété est confirmée deux ans plus tard par Bertholet avec 'estérification de des acides organiques et l 'hydrolyse les esters d'acides, dans lequel l'équilibre de la réaction reste le même, qui utilise un catalyseur ou moins.

au début XX siècle Wilhelm Normann réalise l 'hydrogénation dell 'l'acide oléique (Acide cis-9-octadécénoïque, C17H33COOH) dans un liquide l'acide stéarique (Acide stéarique, C17H35COOH) d'un solide nickel finement divisé. Ce procédé d'hydrogénation est encore utilisé dans de nombreux secteurs (alimentation, pharmacie, savonneries, parfumerie, peintures, etc.) et le nickel reste le principal catalyseur pour ce genre d'applications.

La synthèse de 'ammoniaque (NH3) A partir de 'azote et par 'hydrogène Elle a été réalisée par Fritz Haber au moyen d'un appareil à haute pression et en présence de Fe3OU4 pulvérisé. L'ammoniac peut être oxydé en oxydes d'azote pour oxydation sur platine et agir en tant que matière première pour produire acide nitrique (HNO3).

en 1923 BASF produit methanol de le monoxyde de carbone et de l'hydrogène sur un catalyseur à base de oxyde de zinc et l'oxyde de chrome. Au cours de la même période Procédé de Fischer-Tropsch Il permet alcanes, alcènes et des alcools à partir de monoxyde de carbone et de l'hydrogène, au moyen d'un catalyseur à base de fer et cobalt.

L'oxydation catalytique de le dioxyde de soufre en trioxyde de soufre sur oxyde de vanadium (V) (V2OU5) Permet la synthèse à grande échelle de 'acide sulfurique.

À la fin du ' une trentaine d'années, apparaît fissuration catalytique, qui offre la possibilité de briser la liens C-C. Le procédé Houdry utilise un catalyseur à base de argile type montmorillonite Elle a traité avec des acides et permet de briser les grosses molécules de pétrole, généralement contenues dans gas-oil, en plus petites molécules qui forment la essence. Au cours de la même décennie, l'oxydation sélective dell 'éthylène en l'oxyde d'éthylène sur un catalyseur à base de argent Il est configuré, développé et commercialisé par Union Carbide. Toutes ces méthodes vous permettent d'avoir accès à l'échelle industrielle des produits chimiques de base, ouvrant ainsi la voie pour le développement de produits chimiques de base et chimie fine.

Les progrès des 30 liés à la catalyse a stimulé le développement de la synthèse chimique à des productions de plus en plus diverses. la polymérisation Il a développé en utilisant les molécules de base produites par les processus comme vu précédemment.

catalyse
Les réactions impliquées dans le processus de Ziegler-Natta

en la cinquantaine Ils sont synthétisés la du polyéthylène, la polypropylène, et polybutadiène grâce à catalyseurs Ziegler-Natta, basé organométallique. Dans l'industrie pétrolière des Étatshydrodésulfuration des catalyseurs à base de sulfure de cobalt et molybdène.

la sixties marquer l'apparition de zéolites des actifs et sélectifs pour la synthèseisomérisation de alcanes. Ces matériaux deviennent l'objet d'une étude intensive pour leurs propriétés catalytiques et les chercheurs développent un certain nombre de zéolites appropriées pour catalyser des réactions, mais aussi la forme du molécules substrat, grâce au contrôle de la taille des sites catalytiques.

Les réactions conduisent à plus ont présenté des molécules et plus différentes:

  • l 'ammoxydation de propylene de catalyseurs à base d'oxydes de bismuth et molybdène Elle conduit à la production de 'acrylonitrile
  • l 'oxychloration éthylène sur des catalyseurs à base de chlorure de cuivre conduire à le chlorure de vinyle.

la 70 décennie Elle a vu la naissance du Convertisseur catalytique basé platine, rhodium et palladium. Il est dans cette période qui est sur une catalyse à l'échelle industrielle enzyme, permettant le développement de pénicillines semi-synthétique et l'isomérisation de glucose en fructose. Procédé d'étude de la catalyse enzymatique est celle décrite dans modèle de Michaelis-Menten.

Les efforts entrepris à l'occasion de la découverte des zéolithes synthétiques se reflètent à l'échelle industrielle dans années quatre-vingt: Le procédé methanol en essence (Ou MTG, en italien: l'essence à partir du methanol) Permet de produire de l'essence à partir du methanol grâce à une zéolite H-ZSM-5.

Le produit chimique fin est pas exempt de ces développements; un exemple est la synthèse de la vitamine K4 au moyen d'un catalyseur à base de platine.

notes

  1. ^ Mot composé de κατά et λύσις. Translittération: "katalýein"
  2. ^ à b (FR) UICPA Livre d'or, « catalyseur »

bibliographie

Articles connexes

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liens externes

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