Du kannst mit einem Katalysator die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöhen. Was Katalysatoren sind und welche Beispiele es gibt, erfährst du hier oder im Video .
Ein Katalysator ist in der Chemie ein Stoff, der die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht. Das gelingt dadurch, indem der Katalysator die Aktivierungsenergie der Reaktion herabsetzt. Der Katalysator selbst wird bei der chemischen Reaktion nicht verbraucht.
Aufgrund hoher Aktivierungsenergien ist ein Katalysator für den Ablauf verschiedener Reaktionen wichtig. Er nimmt selbst an der chemischen Reaktion teil, kann aber zurückgewonnen werden.
Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, indem er die Aktivierungsenergie der Reaktion absenkt.
Indem der Katalysator die Reaktionsgeschwindigkeit verändert, beeinflusst er die Kinetik der Reaktion. Jedoch hat der Katalysator keinen Einfluss auf das Gleichgewicht der Reaktion (Thermodynamik).
Durch einen Katalysator in der Chemie kann eine Reaktion also schneller ablaufen. Da einige Reaktionspartner die energetische Hürde nicht ohne Hilfe überwinden können, erfordern viele chemische Reaktionen einen Katalysator. Solche Reaktionen nennst du dann auch eine Katalyse oder katalytische Reaktion.
Der Katalysator nimmt selbst an der Reaktion teil. Das heißt, er reagiert mit einem der Ausgangsstoffe (Edukte). Dadurch bildet sich ein sogenannter Übergangszustand.
Der Übergangszustand mit Katalysator ist stabiler als ohne. Deshalb wird weniger Aktivierungsenergie benötigt, um die Ausgangsstoffe in den Übergangszustand zu bringen. So ist es möglich, dass die beiden Reaktionspartner sich leichter miteinander verbinden und reagieren können. Deshalb läuft die Reaktion dann auch deutlich schneller ab.
Die Katalyse kannst du mit folgender Gleichung beschreiben.
A + B + Kat A–Kat + B
AB + Kat
Zusätzlich kannst du die Katalyse auch in einem Energiediagramm darstellen. Hier beschreibt die rote Kurve die unkatalysierte Reaktion und die blaue Kurve die katalysierte Reaktion.
Du siehst, dass die benötigte Energie bei der blauen Kurve deutlich geringer ist. Konkret heißt das: Durch den Katalysator erreichen die Edukte leichter und schneller den Übergangszustand. Die Ausgangsstoffe werden dann in einer katalytischen Reaktion in Produkte umgewandelt. Der Katalysator selbst geht dabei unverändert aus der Reaktion hervor. Das führt dazu, dass er die gleiche Reaktion mehrmals katalysieren kann.
Du hast bereits einige Eigenschaften von Katalysatoren kennengelernt. Zu den wichtigsten gehören folgende:
Es gibt viele Katalysatoren (homogen und heterogen) sowie katalytische Reaktionen. Nachfolgend stellen wir dir die katalytische Verbrennung genauer vor und nennen danach noch einige Beispiele.
Ein Beispiel für eine bekannte katalytische Reaktion ist die katalytische Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff. Du kennst die Reaktion vielleicht auch unter dem Namen Knallgasreaktion.
Die Aktivierungsenergie bei niedrigen Temperaturen (z. B. Raumtemperatur) ist so hoch, dass die Reaktion nur mithilfe eines Katalysators ablaufen kann. Meistens verwendest du dafür einen Platindraht. Das Platin (Pt) verbindet sich mit den Wasserstoffmolekülen, wodurch ein stabiler Übergangszustand entsteht.
Auf die Weise schafft es das Platin, die Aktivierungsenergie zu senken, sodass die Reaktion auch bei niedrigen Temperaturen stattfinden kann.
Durch das Platin wird die energetische Hürde also so weit gesenkt, dass die beiden chemischen Elemente Wasserstoff und Sauerstoff bei Raumtemperatur miteinander reagieren können.
2 H2 + O2 2 H2O
Die chemischen Grundstoffe wie beispielsweise Säuren und Basen werden in großem Maßstab in industriellen Verfahren hergestellt:
Katalysatoren sind von großer Bedeutung und werden daher in vielen unterschiedlichen Gebieten verwendet:
Warum wir Menschen ohne Katalysatoren nicht überleben könnten, erfährst du in unserem Video zu den Enzymen. Schau also direkt noch vorbei!
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