Katalysatoren und ihre Wirkungsweise

Die Funktion von Katalysatoren wird am Beispiel der Zersetzung von Wasserstoffperoxid veranschaulicht. Bei dieser Reaktion wird Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff umgewandelt, wobei Braunstein (Mangan(IV)-oxid) als Katalysator dient.

Beispiel: 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

Ein Energiediagramm zeigt, wie Katalysatoren die Aktivierungsenergie einer Reaktion senken. Dies führt dazu, dass die Edukte früher und schneller miteinander reagieren.

Highlight: Katalysatoren erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit, indem sie die Aktivierungsenergie herabsetzen.

Es werden drei Arten der Katalyse unterschieden:

1. Heterogene Katalyse: Hier liegt der Katalysator als Feststoff vor, während die Reaktionsmischung mehrphasig ist. Ein Beispiel aus dem Alltag ist die Ammoniaksynthese, bei der α-Eisen als Katalysator verwendet wird.

2. Homogene Katalyse: In diesem Fall ist der Katalysator ein Metall-Komplexkatalysator in einer einphasigen Reaktionsmischung. Ein Beispiel hierfür ist die Vorstufe der Vitamin E-Synthese mit Cobalt als Katalysator.

3. Enzymatische Katalyse: Hier fungiert ein bio-organischer Komplex als Katalysator in einer ein- oder mehrphasigen Reaktionsmischung. Die Zersetzung von Wasserstoffperoxid durch das Enzym Katalase ist ein Beispiel für enzymatische Katalyse.

Vocabulary: Enzymatische Katalyse ist eine Form der Katalyse, bei der Enzyme als biologische Katalysatoren fungieren.

Zwischenschritte einer Katalyse

Die Seite erläutert die Zwischenschritte bei der homogenen und heterogenen Katalyse.

Bei der homogenen Katalyse läuft die Reaktion in drei Schritten ab:

1. A + Katalysator → AK (Zwischenstufe)
2. AK + B → C + K (Endreaktion)
3. A + B → C (Grundreaktion)

Die heterogene Katalyse hingegen umfasst fünf Schritte:

1. Diffusion
2. Adsorption
3. Reaktion
4. Desorption
5. Diffusion

Definition: Homogene Katalyse bezeichnet Reaktionen, bei denen der Katalysator und die Reaktanten in derselben Phase vorliegen, meist in Lösung.

Highlight: Die heterogene Katalyse ist besonders wichtig für industrielle Prozesse und findet auch im Abgaskatalysator im Auto Anwendung.

Diese detaillierte Darstellung der Zwischenschritte verdeutlicht die Komplexität katalytischer Prozesse und zeigt, wie Katalysatoren auf molekularer Ebene wirken, um chemische Reaktionen zu beschleunigen.