كاتاليزور ( Catalyst )

كاتاليزور جسمي است كه سرعت يك واكنش شيميايي را بدون آنكه در واكنش مصرف شود زياد مي‎كند، به طوريكه مي‎توان آن را بدون تغيير، در پايان واكنش بازيابي نمود. كاتاليزورها به دو صورت همگن و ناهمگن به كار مي‎روند.

يك كاتاليزور همگن ( Homogeneous ) ، با مواد واكنش دهنده در يك فاز قرار دارد. مثالي در اين مورد تجزيه گاز ‎اكسيد دي نيتروژن در مجاورت كاتاليزور گازي كلر است.


يك كاتاليزور ناهمگن ( Heterogeneous ) ، كاتاليزوري است كه در فازي متفاوت با فاز مواد واكنش دهنده باشد. در اين فرايندها، مولكول‎هاي واكنش دهنده بر سطح كاتاليزور جذب مي‎شوند و واكنش در همان سطح انجام مي‎شود. در اين دسته از واكنش‎ها مولكول‎هاي واكنش دهنده از طريق جذب سطحي شيميايي، به سطح كاتاليزور مي‎پيوندند كه قدرت اين پيوندها مشابه پيوندهاي موجود در تركيبات شيميايي است، در ادامه مولكول‎ها دچار تغييراتي در آرايش الكتروني شده و برخي پيونده سست شده و مي‎شكند و پيوندهاي جديد تشكيل مي‎شود.
به طور مثال تجزيه گاز ‎اكسيد دي نيتروژن در مجاورت كاتاليزور فلزي طلا
مكانيسم اين واكنش در سه مرحله انجام مي‎شود:
- جذب مولكول‎هاي گازي N2O بر سطح طلا
- سست شدن پيوند بين اتم اكسيژن و اتم نيتروژن مجاور در مولكول N2O ، در نتيجه پيوستن اتم O به طلا كه در نتيجه آن يك مولكول N2 آزاد مي‎شود.
- مرحله اخر دو اتم موجود بر سطح طلا با هم تركيب شده و يك مولكول O2 آزاد مي‎شود.



يكي از كاربردهاي نوين كاتاليزورهاي ناهمگن فلزي، اگزوز خودروها است. در اگزوز خودروهاي جديد كه مطابق با استانداردهاي زيست محيطي هستند، لوله اگزوز حاوي بستري از كاتاليزور شامل ذرات پلاتين (Pt) ، پالاديم (Pd) و رنيم (Re) هستند و چنان طراحي شده‎اند كه اكسايش CO (مونواكسيد كربن) و هيدروكربن‎هاي نسوخته به CO2 و همچنين تبديل اكسيدهاي نيتروژن را به N2 و O2 كاتاليز مي‎كنند.
البته اين كاتاليزورها به وسيله سرب مسموم مي‎شوند و بنابراين در اين خودروها مي‎بايد بنزين بدون سرب مصرف شود.

سموم كاتاليزوري موادي هستند كه مانع از فعاليت كاتاليزورها مي‎شوند. برخي از فلزات و نافلزات و همچنين تركيبات آنها باعث مسموم شدن كاتاليزورها مي‎شوند. ( از جمله مواد مسموم كننده مي‎توان به سرب، آرسنيك، گوگرد و تركيبات آلي گوگرددار و همچنين تركيبات آلي نيتروژن‎دار اشاره نمود.)