Activité catalytique des métaux de transition

August 19

Activité catalytique des métaux de transition


Les métaux de transition remplissent le bloc du milieu de la table périodique: les colonnes d'éléments de scandium sur la gauche de zinc sur la droite. Beaucoup de ces métaux font de bons catalyseurs, ce qui signifie que dans les bonnes conditions, ils peuvent aider à accélérer une réaction chimique ou la rendre plus complète.

catalyseurs

Certaines réactions chimiques sont spontanées, ce qui signifie qu'il ne prend pas de travail pour faire la réaction se produit. Une réaction spontanée ne se produit pas nécessairement rapidement, cependant; en effet, la vitesse de réaction peut être si lent que la réaction pratiquement ne se produit jamais. L'hydrogène combustion dans l'air est une réaction spontanée, par exemple, mais si vous mélangez l'oxygène et l'air à la température ambiante et d'attendre pour eux d'allumer, vous ne verrez rien. Sauf si vous lui donnez un peu de chaleur ou une étincelle, l'hydrogène ne brûle pas. La poussée dont vous avez besoin pour obtenir la réaction aller est appelé la barrière d'énergie d'activation. Un catalyseur de métal de transition constitue une voie de réaction alternatif. Ce mécanisme de la réaction d'activation a une barrière d'énergie plus faible. Une fois que la barrière d'énergie d'activation a été réduite, la réaction peut se dérouler plus rapidement.

Mécanisme

catalyseurs métalliques de transition font généralement leur travail en adsorber un des deux réactifs et de modifier de sorte qu'il devient plus réactif. Rompre le lien entre deux atomes d'hydrogène, par exemple, prend l'énergie, de sorte que la rupture de cette liaison agit comme une étape de limitation de vitesse pour la réaction de l'hydrogène avec une chaîne de carbone comme la chaîne trouvée dans propène. Si le platine est présent, cependant, les deux atomes d'hydrogène se forment des liaisons avec le platine, et les liaisons entre les atomes d'hydrogène se briser dans le processus. L'hydrogène actif peut maintenant réagir plus facilement avec la molécule de propène pour faire propane.

Oxydation et réduction

L'activité catalytique de nombreux métaux de transition vient de leur capacité à gagner ou à perdre des électrons et d'adopter l'un de plusieurs états d'oxydation. Un état d'oxydation est la charge d'un atome aurait si tous les liens qu'il avait formés étaient purement ionique. Bien que le fer, par exemple, se trouve généralement dans un état de fonctionnement 2 ou 3 l'oxydation, il peut exister dans des états d'oxydation allant de -2 à +6. En prenant des électrons ou à donner des électrons aux molécules qui se lient à eux, les métaux de transition peuvent former temporairement des structures qui offrent un autre mécanisme pour la réaction.

Le nickel et le fer

Fer et nickel sont deux métaux souvent utilisés comme catalyseurs par l'industrie. Fer sert de catalyseur dans le procédé Haber-Bosch, une réaction qui fait l'ammoniac pour les engrais. Le nickel agit comme catalyseur dans différentes réactions, notamment l'hydrogénation de l'huile végétale pour fabriquer la margarine. Une fois que le nickel été finement broyé, il peut être allié avec de l'aluminium. Comme le platine, il adsorber l'hydrogène pour réduire la barrière d'activation de cette réaction et obtenir la réaction en cours.