化學(xué)反應(yīng)條件及催化劑的作用論文
1化學(xué)反應(yīng)的影響因素
化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,在反應(yīng)過(guò)程中容易受到不同因素的影響。第一,化學(xué)反應(yīng)會(huì)受到濃度的影響。一般情況下當(dāng)其他條件不變的情況時(shí)濃度越大,反應(yīng)速率越大,化學(xué)平衡會(huì)向正向轉(zhuǎn)移。第二,化學(xué)反應(yīng)會(huì)受到壓強(qiáng)的影響。一般情況下當(dāng)其他條件不變的情況時(shí)壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越大,化學(xué)平衡會(huì)向氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)小的方向轉(zhuǎn)移。這一反應(yīng)影響條件是針對(duì)氣體反應(yīng)的,增大壓強(qiáng)相當(dāng)于增大了單位體積內(nèi)氣體的濃度,一次化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率就會(huì)隨著壓強(qiáng)的增大而變快。第三,化學(xué)反應(yīng)會(huì)受到溫度的影響。一般情況下當(dāng)其他條件不變的情況時(shí)溫度升高,反應(yīng)速率會(huì)增大,化學(xué)平衡會(huì)向吸熱方向轉(zhuǎn)移。實(shí)踐證明,溫度的變化可以影響到一切的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率,只是影響程度會(huì)有所差異。第四,化學(xué)反應(yīng)會(huì)受到催化劑的影響。一般情況催化劑對(duì)化學(xué)平衡不會(huì)產(chǎn)生影響,也不參與化學(xué)反應(yīng),在反應(yīng)前后其質(zhì)量和組成是不變的。它加入的目的就是改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。通常正催化劑都會(huì)加速化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。此外,光、反應(yīng)固體物顆粒大小、溶劑等也會(huì)影響到化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。其中溫度和催化劑的影響比較明顯、具有很大的實(shí)用價(jià)值。如在工業(yè)合成氨中,會(huì)使用鐵做催化劑,加快化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率,提高氨的生成速度。
2化學(xué)反應(yīng)中催化劑的作用
2.1催化劑的類型
在化學(xué)反應(yīng)中,催化劑雖不參與化學(xué)反應(yīng),但它會(huì)與反應(yīng)物發(fā)生作用,加快了化學(xué)反應(yīng)的'反應(yīng)速率,使化學(xué)反應(yīng)變得更為劇烈。首先,催化劑不參與化學(xué)反應(yīng),即化學(xué)反應(yīng)前后催化劑的質(zhì)量、物質(zhì)結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生任何的改變。其次,催化劑會(huì)改變反應(yīng)的速率,甚至可使反應(yīng)的速率提高上萬(wàn)億倍,大大提高了工業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用的效率,提高了單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品的產(chǎn)量,創(chuàng)造了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。催化劑的類型多樣,按催化過(guò)程可分為均相催化劑和多項(xiàng)催化劑;按催化劑的反應(yīng)類型可分為氧化還原催化劑、酸堿催化劑和配位催化劑。按物質(zhì)類型可分為過(guò)度金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、酸堿催化劑和金屬絡(luò)物催化劑。隨著工業(yè)的發(fā)展,人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)的要求也越來(lái)越高,產(chǎn)生了從環(huán)保角度出發(fā)的綠色化學(xué),如燃煤中加入生石灰反應(yīng),減少了煤燃燒過(guò)程中二氧化硫的排放。在綠色化學(xué)中很大一部分就是通過(guò)催化劑的合理利用來(lái)減少和排除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染、破壞,隨之相應(yīng)產(chǎn)生了綠色催化劑。
2.2催化劑的作用
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,催化劑起到了巨大的作用,促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的效率,催化劑的研究和使用時(shí)當(dāng)今世界熱點(diǎn),據(jù)統(tǒng)計(jì)有80%以上的工業(yè)生產(chǎn)化學(xué)反應(yīng)都會(huì)用到催化劑。首先,催化劑的使用降低了工業(yè)生產(chǎn)的成本。一方面,催化劑的使用使工業(yè)生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)更為充分,降低了工業(yè)生產(chǎn)的原料損耗,提高了生產(chǎn)效率。另一方面催化劑加快了化學(xué)反應(yīng)的速度,提高了單位時(shí)間內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)量,節(jié)約了人力等成本,使企業(yè)在同一時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)了更多的產(chǎn)品,節(jié)約了生產(chǎn)消耗,為企業(yè)贏得了更多的利益。此外,一些催化劑的應(yīng)用簡(jiǎn)化了所需產(chǎn)品的加工工藝,使人類通過(guò)廉價(jià)的手段提取了高效益的能源、產(chǎn)品,創(chuàng)造了極大的社會(huì)效益。其次,催化劑的使用提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力。如在工業(yè)合成氨的過(guò)程中,使用催化劑使合成氨的化學(xué)反應(yīng)速率提升了上萬(wàn)億被,大大的提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力,為企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。再次,催化劑能控制化學(xué)反應(yīng)生成的產(chǎn)物,如在乙烯與氧氣的反應(yīng)中,使用PdCl-CuCl2做催化劑可以生成乙醛;而使用銀作催化劑則會(huì)生成環(huán)氧乙烷。因此,生產(chǎn)中可以通過(guò)催化劑控制化學(xué)反應(yīng)的生成產(chǎn)物,獲取生產(chǎn)所想要得到的新物質(zhì)。此外,對(duì)于復(fù)雜反應(yīng),催化劑可以有效的加快主反應(yīng)的反應(yīng)速率,對(duì)副反應(yīng)起到一定的擬制作用,提高了生產(chǎn)中所需產(chǎn)物的收率。第四,催化劑改善了化學(xué)反應(yīng)的條件,如一些反應(yīng)本身要在高溫下進(jìn)行,才能確保反應(yīng)和反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng),加入催化劑后可在常溫下進(jìn)行并確保反應(yīng)的速率;又如一些反應(yīng)對(duì)設(shè)備的腐蝕性嚴(yán)重,采用催化劑后可改變發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),降低了反應(yīng)過(guò)程中對(duì)設(shè)備的腐蝕,并確保了生產(chǎn)的順利進(jìn)行�？梢�(jiàn)催化劑的這一作用能有效改善企業(yè)化工生產(chǎn)中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求,較低了生產(chǎn)條件,為企業(yè)贏得了更多的利益。第五,催化劑的使用使更多的化學(xué)反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn),拓展了工業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)的原料來(lái)源,為企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)掘出更多的資源。第六,催化劑擬制了一些化工生產(chǎn)中危害物品的生成,降低了化學(xué)反應(yīng)對(duì)環(huán)境的污染。如工業(yè)生產(chǎn)鄰苯二酚過(guò)程中,采用酶E.Coli做催化劑,使產(chǎn)物的生成定向?yàn)猷彵蕉?避免了化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品的產(chǎn)生和廢棄物的生成,有效的保護(hù)了環(huán)境。
3化學(xué)反應(yīng)和催化劑應(yīng)用的研究趨向
化學(xué)反應(yīng)對(duì)人類的貢獻(xiàn)是有目共睹的,但化學(xué)反應(yīng)造成的環(huán)境污染等負(fù)面影響也是不容忽視的,隨著環(huán)境問(wèn)題的日益惡化,人類的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)。早在二十世紀(jì)時(shí)人們就提出了綠色化工,隨著人類對(duì)化學(xué)反應(yīng)及催化劑使用研究的深入,目前人類已掌握了很多提高化學(xué)反應(yīng)效率,減少環(huán)境污染的措施,并將其運(yùn)用到工業(yè)化工生產(chǎn)中,實(shí)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)對(duì)人類的無(wú)害服務(wù)。同時(shí),人們利用化學(xué)反應(yīng)不斷的開(kāi)發(fā)新的能源,如在催化劑作用下將煤炭資源轉(zhuǎn)化為液體燃料,增強(qiáng)了能源的利用效率,還降低了煤炭不充分燃燒所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。因此,未來(lái)化學(xué)反應(yīng)與催化劑應(yīng)用的研究方向就是綠色化工、能源化工。隨著科技的發(fā)展,人類必將實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的無(wú)公害、無(wú)污染,并充分的利用催化劑等手段,拓展人類對(duì)能源原料的需求,進(jìn)一步促進(jìn)人類文明的發(fā)展。
4結(jié)語(yǔ)
化學(xué)反應(yīng)廣泛的存在于人類的生產(chǎn)、生活中,為人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步作出了突出貢獻(xiàn)。從日常生活到工業(yè)生產(chǎn),從鋼鐵冶煉到航天、航空工業(yè)的發(fā)展,處處都要依靠化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。自然界存在著大量的物質(zhì)資源,為人類的生存和發(fā)展提供了保障。但這些資源的直接利用或初加工利用都會(huì)帶來(lái)一定的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn)題,此外一些資源的狀態(tài)人類還無(wú)法加以利用�；瘜W(xué)反應(yīng)從自然資源中制造出新的資源、能源為人類所用,為人類的生存和發(fā)展提供了極大支持。同時(shí),催化劑的應(yīng)用具有加速化學(xué)反應(yīng)、提高化學(xué)反應(yīng)效益等作用,極大的方便了人類利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)的目的。隨著人們對(duì)化學(xué)反應(yīng)和催化劑應(yīng)用研究的不斷深入和擴(kuò)展,化工生產(chǎn)將為人類社會(huì)創(chuàng)造更多的財(cái)富,實(shí)現(xiàn)無(wú)污染、無(wú)公害的為人類社會(huì)的發(fā)展服務(wù)。
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