
催化作用(catalysis)指在化學反應中,催化劑通過降低反應活化能來加速反應速率,而自身在反應前後不發生化學性質和質量變化的過程。其英文術語“catalysis”源自希臘語“katalysis”(分解),強調催化劑通過提供替代反應路徑實現反應效率的提升。
加速反應(Acceleration)
催化劑通過提供低能壘的反應路徑,顯著縮短反應達到平衡的時間。例如,鉑催化氫與氧合成水($2H_2 + O_2 xrightarrow{Pt} 2H_2O$)。
英文對照: "A catalyst increases the rate of a chemical reaction without being consumed."
選擇性(Selectivity)
特定催化劑僅促進特定反應,如酶催化生物代謝反應的特異性。
英文對照: "Catalysts exhibit selectivity towards specific reactants or reaction pathways."
可循環性(Reusability)
催化劑在反應後物理/化學狀态不變,如工業中鎳催化劑可重複用于加氫反應。
英文對照: "Catalysts are regenerated at the end of a reaction cycle."
《牛津高階英漢雙解詞典》
定義催化作用為“使用催化劑加速化學反應的過程”("the process of making a chemical reaction happen faster using a catalyst")。
《韋氏大學詞典》
強調催化劑“不改變反應熱力學平衡,僅影響動力學”("change of reaction rate without alteration of the reaction equilibrium")。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)
明确定義催化作用需滿足催化劑循環參與的條件("A catalyst is a substance that participates in a reaction and alters its rate but is not consumed")。
催化作用是指催化劑通過參與化學反應,改變反應途徑以降低活化能,從而加速或減緩反應速率的過程,同時自身不被消耗。這一概念在化學和日常語境中均有廣泛應用。以下是詳細解析:
核心機制
催化劑通過提供新的反應路徑,将原本一步完成的反分解為多個步驟,每個步驟的活化能均低于原反應。例如,反應A+B→AB的活化能為E,加入催化劑C後分兩步進行(A+C→AC;AC+B→AB+C),兩步活化能F和G均小于E。
根據阿倫尼烏斯公式($$k = Ae^{-E/RT}$$),活化能E的降低會顯著提升反應速率。
催化劑特性
在非化學語境中,常比喻外部因素對事物發展的加速作用。例如:
現代催化研究通過透射電鏡等技術,在納米尺度分析催化劑形貌與性能關系,以設計高效催化劑。
如需了解更多催化反應實例或技術細節,(催化原理)或(催化劑分類)。
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