katalysatorer är de okända hjältarna i de kemiska reaktionerna som gör det mänskliga samhället tick. 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 — känd som enzymer-spelar även viktiga roller i matsmältningen och mer.,
under en kemisk reaktion bryter molekylerna kemiska bindningar mellan deras atomer. Atomerna gör också nya bindningar med olika atomer. Det här är som att byta partners på en fyrkantig dans. Ibland är dessa partnerskap 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 innehåll 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 återuppbygga.,
lärare och föräldrar, registrera dig för fuskbladet
veckovisa uppdateringar som hjälper dig att använda Science News för studenter i inlärningsmiljön
katalysatorer gör en sådan brytning och ombyggnad hända mer effektivt. 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 uppstå. Katalysatorn ändrar bara vägen till det nya kemiska partnerskapet. Det bygger motsvarigheten till en asfalterad motorväg för att kringgå en ojämn grusväg., En katalysator blir dock inte förbrukad i reaktionen. Som en wingman uppmuntrar den andra molekyler att reagera. När de gör det, böjer det sig.
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 syregas (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 omforma för att skapa nya molekyler (vatten). Utan någon hjälp skulle dock den omformningen 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. Då låter det sitt hantverk flyta fri.
i åratal har annan teknik också förlitat sig på platinakatalysatorer., För att exempelvis avlägsna skadliga föroreningar från avgaser förlitar sig bilar nu på katalysatorer.
men platina har några nackdelar. Det är dyrt för en. (Folk gillar att använda den i fina smycken.) Och det är inte lätt att få.
några andra katalysatorer har stigit till superstar status. Dessa inkluderar metaller med kemiska egenskaper som liknar platina. bland dem är palladium och iridium. Liksom platina är dock båda dyra och svåra att få. Det är därför jakten är på för mindre kostsamma katalysatorer att använda i bränsleceller.,
vissa forskare tror att kolmolekyler kan fungera. De skulle verkligen vara mindre kostsamma och lätt riklig. Ett annat alternativ kan vara att använda enzymer som liknar dem som finns inuti levande saker.