Karena pertumbuhan industri yang cepat, reaksi katalitik menjadi semakin diminati dalam produksi kimia, teknik mesin, dan metalurgi. Berkat penggunaan katalis, dimungkinkan untuk mengubah bahan mentah bermutu rendah menjadi produk yang berharga.
Signifikansi
Reaksi katalitik dibedakan oleh berbagai agen yang digunakan. Dalam sintesis organik, mereka berkontribusi pada percepatan dehidrogenasi, hidrogenasi, hidrasi, oksidasi, dan polimerisasi yang signifikan. Katalis dapat dianggap sebagai "batu filsuf" yang mengubah bahan mentah menjadi produk jadi: serat, obat-obatan, bahan kimia, pupuk, bahan bakar, plastik.
Reaksi katalitik memungkinkan untuk memperoleh banyak produk, yang tanpanya kehidupan normal dan aktivitas manusia tidak mungkin terjadi.
Katalisis memungkinkan Anda untuk mempercepat proses diribuan dan jutaan kali, itulah sebabnya saat ini digunakan di 91% dari berbagai industri kimia.
Fakta menarik
Banyak proses industri modern, seperti sintesis asam sulfat, hanya dapat dilakukan dengan menggunakan katalis. Berbagai macam agen katalitik memastikan pembuatan oli motor untuk industri otomotif. Pada tahun 1900, untuk pertama kalinya dalam skala industri dilakukan sintesis katalitik margarin dari bahan baku nabati (dengan hidrogenasi).
Sejak 1920, mekanisme telah dikembangkan untuk reaksi katalitik dalam produksi serat dan plastik. Peristiwa penting adalah produksi katalitik ester, olefin, asam karboksilat, serta bahan awal lainnya untuk pembuatan senyawa polimer.
Pemurnian minyak
Sejak pertengahan abad terakhir, reaksi katalitik telah digunakan dalam penyulingan minyak. Pengolahan sumber daya alam yang berharga ini melibatkan beberapa proses katalitik sekaligus:
- reformasi;
- retak;
- hidrosulfonasi;
- polimerisasi;
- hydrocracking;
- alkilasi.
Sejak akhir abad terakhir, telah dimungkinkan untuk mengembangkan catalytic converter untuk mengurangi emisi gas buang ke atmosfer.
Beberapa Hadiah Nobel telah dianugerahkan untuk pekerjaan di bidang katalisis dan bidang terkait.
Relevansi praktis
Reaksi katalitik adalah setiap proses yang melibatkan penggunaan akselerator (katalis). Untuk menilai signifikansi praktis dari interaksi tersebut, seseorang dapat mengutip sebagai contoh reaksi yang terkait dengan nitrogen dan senyawanya. Karena jumlah ini sangat terbatas di alam, pembuatan protein makanan tanpa menggunakan amonia sintetik sangat bermasalah. Masalahnya diselesaikan dengan pengembangan proses katalitik Haber-Bosch. Penggunaan katalis terus berkembang, yang memungkinkan peningkatan efisiensi banyak teknologi.
Produksi amonia
Mari kita pertimbangkan beberapa reaksi katalitik. Contoh dari kimia anorganik diberikan berdasarkan industri yang paling umum. Sintesis amonia adalah reaksi reversibel eksotermik, yang ditandai dengan penurunan volume zat gas. Proses berlangsung pada katalis, yaitu besi berpori dengan penambahan aluminium oksida, kalsium, kalium, silikon. Katalis tersebut aktif dan stabil pada kisaran suhu 650-830K.
Mengirimkan senyawa belerang secara permanen, khususnya karbon monoksida (CO). Selama beberapa dekade terakhir, berkat pengenalan teknologi inovatif, tekanan telah berkurang secara signifikan. Misalnya, konverter dibuat yang memungkinkan Anda untuk menurunkan indikator tekanan menjadi 8106 - 15106 Pa.
Modernisasi sirkuit depan telah secara signifikan mengurangi kemungkinan menemukan racun katalitik di dalamnya - senyawa belerang,klorin. Persyaratan untuk katalis juga meningkat secara signifikan. Jika sebelumnya diproduksi dengan melelehkan oksida besi (skala), menambahkan magnesium dan kalsium oksida, sekarang kob alt oksida berperan sebagai aktivator baru.
Oksidasi amonia
Apa ciri-ciri reaksi katalitik dan non-katalitik? Contoh proses yang bergantung pada penambahan zat tertentu dapat dipertimbangkan berdasarkan oksidasi amonia:
4NH3+ 5O2=4NO+ 6H2O.
Proses ini dimungkinkan pada suhu sekitar 800 °C, serta katalis selektif. Untuk mempercepat interaksi, platinum dan paduannya dengan mangan, besi, kromium, dan kob alt digunakan. Saat ini, katalis industri utama adalah campuran platinum dengan rhodium dan paladium. Pendekatan ini memungkinkan pengurangan biaya proses secara signifikan.
Penguraian air
Mempertimbangkan persamaan reaksi katalitik, seseorang tidak dapat mengabaikan reaksi memperoleh oksigen gas dan hidrogen dengan elektrolisis air. Proses ini melibatkan biaya energi yang signifikan, sehingga jarang digunakan pada skala industri.
Platinum logam dengan ukuran partikel sekitar 5-10 nm (nanoclusters) bertindak sebagai akselerator optimal untuk proses semacam itu. Pengenalan zat semacam itu mempercepat penguraian air hingga 20-30 persen. Manfaat lainnya termasuk stabilitas katalis karbon monoksida platinum.
Tahun 2010tim ilmuwan Amerika menerima katalis murah yang mengurangi konsumsi energi untuk elektrolisis air. Mereka menjadi senyawa nikel dan boron, yang biayanya jauh lebih rendah daripada platinum. Katalis boron-nikel telah dihargai dalam produksi hidrogen industri.
Sintesis aluminium iodida
Dapatkan garam ini dengan mereaksikan bubuk aluminium dengan yodium. Satu tetes air sudah cukup untuk bertindak sebagai katalis untuk memulai reaksi kimia.
Pertama, film aluminium oksida bertindak sebagai akselerator proses. Yodium, larut dalam air, membentuk campuran asam iodik dan asam iodat. Asam, pada gilirannya, melarutkan film aluminium oksida, bertindak sebagai katalis untuk proses kimia.
Ringkasan
Setiap tahun, skala penerapan proses katalitik di berbagai bidang industri modern semakin meningkat. Katalis sangat dibutuhkan yang memungkinkan Anda menetralkan zat yang berbahaya bagi lingkungan. Peran senyawa yang diperlukan untuk pembuatan hidrokarbon sintetis dari batubara dan gas juga berkembang. Teknologi baru membantu mengurangi biaya energi dalam produksi industri berbagai zat.
Berkat katalisis, dimungkinkan untuk memperoleh senyawa polimer, produk dengan sifat berharga, memodernisasi teknologi untuk mengubah bahan bakar menjadi energi listrik, mensintesis zat yang diperlukan untukkehidupan dan aktivitas manusia.
