¿Qué sustancias se pueden utilizar como desecantes? ¿Qué otras sustancias se pueden utilizar como catalizadores?

1. H2SO4 concentrado: tiene una fuerte absorción de agua y se usa a menudo para eliminar la humedad de los gases que no reaccionan con el H2SO4. Por ejemplo, se utiliza habitualmente como desecante de gases como H2, O2, CO, SO2, N2, HCl, CH4, CO2 y Cl2.

2. Cloruro de calcio anhidro: precio bajo, gran capacidad de secado y ampliamente utilizado. Secado rápido y reproducible. La temperatura de deshidratación es de 473 K K. Generalmente se utiliza para llenar secadores y torres de secado para secar medicamentos y diversos gases. No se puede utilizar para secar amoníaco, alcohol, amina, acilo, cetona, aldehído, éster, etc.

3. Sulfato de magnesio anhidro: Tiene una gran capacidad de secado y genera MgSO4.7H2O después de absorber agua. Es un buen desecante con rápida absorción de agua, alta eficiencia y bajo precio. A menudo se utiliza para secar reactivos orgánicos.

4. Hidróxido de sodio sólido y cal sodada: son excelentes desecantes con rápida absorción de agua, alta eficiencia y bajo precio, pero no pueden usarse para secar sustancias ácidas. Se utilizan para secar gases como hidrógeno, oxígeno, amoníaco y metano.

5. Gel de sílice que cambia de color: se suele utilizar para mantener secos los instrumentos y balanzas. Se pondrá rojo después de absorber agua. El gel de sílice caducado se puede reutilizar después del secado y la regeneración. Puede secar aminas, NH3, O2, N2, etc.

6. Alúmina activada (Al2O3): alta absorción de agua, rápida velocidad de secado y renovable (horneado 400-500K).

7. Sulfato de sodio anhidro: la temperatura de secado debe controlarse dentro de los 30 °C y el rendimiento del secado es peor que el del sulfato de magnesio anhidro.

8.Sulfato de calcio: Puede secar H2.O2.CO2. Monóxido de carbono, N2, cloro, cloruro de hidrógeno, H2S, amoniaco, metano, etc.

Catalizador

Definición: Según la definición propuesta por la IUPAC en 1981, un catalizador es una sustancia que puede acelerar una reacción sin cambiar la entalpía libre de Gibbs estándar de la reacción. Este efecto se llama catálisis. Las proyecciones que involucran catalizadores son reacciones catalíticas.

Los catalizadores pueden inducir cambios en las reacciones químicas para que se produzcan más rápido o a temperaturas más bajas.

Podemos observar en el diagrama de distribución de Boltzmann y de distribución de energía que un catalizador puede realizar reacciones químicas a través de un camino que requiere menos energía de activación sin cambiar. Por lo general, con esta energía, una molécula no puede completar una reacción química o lleva mucho tiempo completarla. Pero en presencia de un catalizador, una molécula puede completar una reacción química utilizando menos energía.

Existen tres tipos de catalizadores: catalizadores homogéneos, catalizadores heterogéneos y biocatalizadores.

Los catalizadores homogéneos y sus reactivos catalizados se encuentran en el mismo estado (sólido, líquido o gaseoso). Por ejemplo, si los reactivos son gases, el catalizador también será un gas. El óxido nitroso es un gas inerte que se utiliza como anestésico. Sin embargo, cuando reacciona con el cloro y la luz solar, se descompone en nitrógeno y oxígeno. En este momento, el cloro es un catalizador homogéneo y muy estable.

Los catalizadores heterogéneos y los reactivos que catalizan se encuentran en diferentes estados. Por ejemplo, en la producción de margarina, el níquel sólido (catalizador) puede convertir el aceite vegetal insaturado y el hidrógeno en grasa saturada. El níquel sólido es un catalizador heterogéneo que cataliza reactivos líquidos (aceite vegetal) y gaseosos (hidrógeno).

Las enzimas son catalizadores biológicos. Los organismos vivos los utilizan para acelerar reacciones químicas en el cuerpo. Sin enzimas, muchas reacciones químicas en el cuerpo se desarrollarían demasiado lentamente, dificultando el mantenimiento de la vida. Las enzimas funcionan mejor alrededor de los 37°C (temperatura del cuerpo humano). Si la temperatura es superior a 50°C o 60°C, la enzima se destruirá y ya no podrá funcionar. Por eso utilizamos detergentes biológicos que utilizan enzimas para eliminar las manchas de la ropa.

Los catalizadores se dividen en catalizadores homogéneos y catalizadores heterogéneos. Los catalizadores heterogéneos se presentan en diferentes estados de fase (p. ej., catalizadores sólidos mezclados con estado líquido), mientras que los catalizadores homogéneos se presentan en el mismo estado de fase (p. ej., catalizadores líquidos mezclados con estado líquido). Las reacciones catalíticas heterogéneas simples involucran reactivos (o zh-ch: sustrato; Zh-tw (aceptor)) adsorbidos en la superficie del catalizador. Los enlaces en los reactivos son muy frágiles, lo que resulta en la formación de nuevos enlaces y entre los productos. y el catalizador Los enlaces no son fuertes, lo que conduce a la aparición de productos. Actualmente, se conocen muchas posiciones estructurales que indican diferentes posibilidades para reacciones de adsorción.

Una sustancia que puede acelerar o ralentizar la velocidad de una reacción química sólo por su existencia, pero su composición y calidad permanecen sin cambios, se llama catalizador. Cuando el catalizador y los reactivos se encuentran en fases diferentes, se llama catálisis heterogénea.

Las personas pueden aumentar la velocidad de las reacciones químicas mediante el uso de catalizadores, que se denominan reacciones catalíticas. La mayoría de los catalizadores sólo pueden acelerar un determinado tipo de reacción química, o un determinado tipo de reacción química, pero no pueden utilizarse para acelerar todas las reacciones químicas. No se consume ningún catalizador en las reacciones químicas. Se pueden separar de los reactivos antes o después de la reacción. Sin embargo, pueden consumirse durante una determinada etapa de la reacción y luego regenerarse antes de que se complete toda la reacción.

Un catalizador que acelera una reacción química se llama catalizador positivo; un catalizador que ralentiza una reacción química se llama catalizador negativo. Por ejemplo, los ácidos inorgánicos se utilizan a menudo como catalizadores positivos para la hidrólisis de ésteres y polisacáridos. El pentóxido de vanadio se utiliza a menudo como catalizador positivo cuando el dióxido de azufre se oxida a trióxido de azufre. Este tipo de catalizador es sólido y los reactivos son gases, formando una catálisis heterogénea. Por lo tanto, el pentóxido de vanadio también se denomina catalizador o agente de contacto. Agregar 0,01% ~ 0,02% de galato de n-propilo al aceite comestible puede prevenir eficazmente la rancidez. Aquí, el galato de n-propilo es un catalizador negativo (también llamado moderador o inhibidor).

Actualmente, la función de este catalizador no se comprende del todo. Muy a menudo, se cree que el propio catalizador y los reactivos participan en la reacción química, reduciendo la energía de activación necesaria para la reacción. Algunas reacciones catalíticas se deben a la formación de "productos intermedios" que se descomponen fácilmente. Cuando el catalizador se descompone, los reactivos originales se convierten en productos. Algunas reacciones catalíticas se deben a la adsorción. La adsorción sólo puede ocurrir en las áreas más activas de la superficie del catalizador (llamadas centros activos). Cuanto más grandes o más activos sean los centros, más activo será el catalizador. Si hay impurezas en los reactivos, la actividad del catalizador puede debilitarse o perderse. Este fenómeno se llama envenenamiento del catalizador.

Los catalizadores tienen una gran influencia en la velocidad de las reacciones químicas. Algunos catalizadores pueden acelerar las reacciones químicas millones de veces o más. Los catalizadores son generalmente selectivos y sólo pueden acelerar una determinada reacción o tipo de reacción. Por ejemplo, al calentarse, el ácido fórmico se descompone, mitad deshidratado y mitad deshidrogenado:

HCOOH = H2O+monóxido de carbono

HCOOH = H2+dióxido de carbono

Si Se utiliza Al2O3 sólido como catalizador. Solo se producirá una reacción de deshidratación. Si se utiliza ZnO sólido como catalizador, la reacción de deshidrogenación se desarrollará de forma independiente. Este fenómeno muestra que los catalizadores con diferentes propiedades sólo pueden acelerar procesos de reacción química específicos. Por lo tanto, podemos utilizar la selectividad del catalizador para hacer que la reacción química se desarrolle principalmente en una dirección determinada.

En las reacciones catalíticas, las personas suelen añadir otra sustancia además del catalizador para mejorar el efecto catalítico del catalizador. Esta sustancia se llama cocatalizador. Los cocatalizadores son extremadamente importantes en la industria química. Por ejemplo, agregar una pequeña cantidad de óxidos de aluminio y potasio como cocatalizadores a un catalizador de hierro para la síntesis de amoníaco puede mejorar en gran medida el efecto catalítico del catalizador.

Los catalizadores desempeñan un papel extremadamente importante en la industria química moderna. Actualmente, casi la mitad de todos los productos químicos utilizan catalizadores en sus procesos de producción. Por ejemplo, se utilizan diferentes catalizadores en la producción de tres materiales sintéticos: catalizadores de hierro para la síntesis de amoníaco, catalizadores de vanadio para ácido sulfúrico, polimerización de etileno y caucho de butadieno.

Las enzimas son proteínas con capacidad catalítica producidas por plantas, animales y microorganismos. Antiguamente se llamaban enzimas. Casi todas las reacciones químicas biológicas están catalizadas por enzimas. Las enzimas también son selectivas. Por ejemplo, la amilasa cataliza la hidrólisis del almidón en dextrina y maltosa, y la proteasa cataliza la hidrólisis de proteínas en péptidos. Las enzimas son de gran importancia en fisiología, medicina, agricultura e industria. En la actualidad, las preparaciones enzimáticas se utilizan cada vez más en aplicaciones.