تعريف الحفز الكيميائي

الحفز الكيميائي يعرف بأنه زيادة معدل التفاعل الكيميائي من خلال إدخال عامل حفاز. المحفز ، بدوره ، هو مادة لا تستهلك من قبل تفاعل كيميائي، لكنها تعمل على تخفيض طاقة التفعيل. وبعبارة أخرى ، فإن العامل الحفاز هو أ متفاعل و المنتج تفاعل كيميائي. عادة ، مطلوب فقط كمية صغيرة جدًا من المحفز من أجل يحفز رد فعل.

وحدة التحفيز الكهربي SI هي الحفاز. هذه وحدة مشتقة وهي شامات في الثانية. عندما تحفز الإنزيمات تفاعلًا ، تكون الوحدة المفضلة هي وحدة الإنزيم. يمكن التعبير عن فعالية المحفز باستخدام رقم الدوران (TON) أو تردد الدوران (TOF) ، وهو TON لكل وحدة زمنية.

الحفز عملية حيوية في الصناعة الكيميائية. تشير التقديرات إلى أن 90٪ من المواد الكيميائية المنتجة تجاريًا يتم تصنيعها عبر عملية تحفيزية.

في بعض الأحيان يستخدم مصطلح "التحفيز" للإشارة إلى تفاعل يتم فيه استهلاك مادة (على سبيل المثال ، التحلل المائي المحفز بالإستر). وفقا ل IUPAC، هذا استخدام غير صحيح للمصطلح. في هذه الحالة ، يجب أن تسمى المادة المضافة إلى التفاعل المنشط بدلاً من المحفز.

الوجبات الجاهزة الرئيسية: ما هو الحفز؟

يوفر المحفز حالة انتقال مختلفة لتفاعل كيميائي ، مع طاقة تنشيط أقل. من المرجح أن تؤدي التصادمات بين الجزيئات المتفاعلة إلى تحقيق الطاقة المطلوبة لتكوين المنتجات أكثر من عدم وجود المحفز. في بعض الحالات ، يكون أحد آثار الحفز هو خفض درجة الحرارة التي سيعالج عندها التفاعل.

الحفز لا يغير التوازن الكيميائي لأنه يؤثر على كل من معدل التفاعل الأمامي والعكسي. لا يغير ثابت التوازن. وبالمثل ، لا يتأثر العائد النظري للتفاعل.

يمكن استخدام مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية كمحفزات. للتفاعلات الكيميائية التي تنطوي على الماء ، مثل التحلل المائي والجفاف ، تستخدم أحماض البروتون بشكل شائع. تشتمل المواد الصلبة المستخدمة كمحفزات على الزيوليت والألومينا والكربون الجرافيتي والجسيمات النانوية. غالبًا ما تستخدم المعادن الانتقالية (مثل النيكل) لتحفيز تفاعلات الأكسدة والاختزال. يمكن تحفيز تفاعلات التوليف العضوي باستخدام معادن نبيلة أو "معادن انتقالية متأخرة" ، مثل البلاتين أو الذهب أو البلاديوم أو الإريديوم أو الروثينيوم أو الروديوم.

والفئتان الرئيسيتان من المحفزات هي المحفزات غير المتجانسة والمحفزات المتجانسة. يمكن النظر إلى الإنزيمات أو المحفزات الحيوية كمجموعة منفصلة أو على أنها تنتمي إلى إحدى المجموعتين الرئيسيتين.

محفزات غير متجانسة هي تلك الموجودة في مرحلة مختلفة عن التفاعل الذي يتم تحفيزه. على سبيل المثال ، المحفزات الصلبة التي تحفز تفاعل في خليط من السوائل و / أو الغازات هي محفزات غير متجانسة. تعد مساحة السطح مهمة لعمل هذا النوع من المحفزات.

محفزات متجانسة توجد في نفس المرحلة التي توجد فيها المواد المتفاعلة في التفاعل الكيميائي. المحفزات المعدنية الفلزية هي نوع واحد من المحفزات المتجانسة.

إنزيمات هي محفزات قائمة على البروتين. هم نوع واحد من محفز حيوي. تعتبر الإنزيمات القابلة للذوبان محفزات متجانسة ، بينما الإنزيمات المرتبطة بالغشاء هي محفزات غير متجانسة. يستخدم التحفيز الحيوي للتوليف التجاري لشراب الذرة والأكريلاميد عالي الفركتوز.

العوامل المسبقة هي مواد تتحول إلى عوامل حفازة أثناء التفاعل الكيميائي. قد تكون هناك فترة تحريض بينما يتم تنشيط المحفزات السابقة لتصبح محفزات.

العوامل المساعدة و المروجين هي أسماء تُعطى للأنواع الكيميائية التي تساعد على النشاط التحفيزي. عند استخدام هذه المواد ، تسمى العملية الحفز التعاوني.

• IUPAC (1997). مجموعة المصطلحات الكيميائية (الطبعة الثانية) ("الكتاب الذهبي"). دوى:10.1351 / كتاب الذهب. C00876
• Knözinger ، Helmut و Kochloefl ، Karl (2002). "الحفز غير المتجانس والمحفزات الصلبة" موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية. Wiley-VCH ، Weinheim. دوى:10.1002 / 14356007.a05_313
• ليدلر ، ك. و Meiser ، J.H. (1982). الكيمياء الفيزيائية. بنيامين / كامينغز. ردمك 0-618-12341-5.
• ماسل ، ريتشارد الأول. (2001). الحركية الكيميائية والحفز الكيميائي. وايلي إنترسينس ، نيويورك. ردمك 0-471-24197-0.
• Matthiesen J ، Wendt S ، Hansen JØ ، Madsen GK ، Lira E ، Galliker P ، Vestergaard EK ، Schaub R ، Laegsgaard E ، Hammer B ، Besenbacher F (2009). "ملاحظة جميع الخطوات الوسيطة للتفاعل الكيميائي على سطح أكسيد بواسطة المسح المجهري النفقي.". ACS Nano. 3 (3): 517–26. دوى:10.1021 / nn8008245