《什么是催化剂》

出处：按学科分类—综合性图书 湖北人民出版社《青年读书辞典》第583页（1402字）

【着者】：

宫原孝四郎、田中虔一编着。宫原孝四郎、田中虔一，日本现代科学家。全书包括7章，其内容按层次高低可分为两大部分。1至4章为基础部分。在这一部分，作者从概念、作用和应用等方面对催化剂在自然与自然、自然与人的关系中所扮演的重要角色作了形象风趣的描述。催化剂好像一个为人作嫁的“媒人”，它能以促进化学反应的“第三物质”身份，在本身不被计入反应物质的量变化之内的情况下使具有化学反应素质的物质进行反应。例如，硫酸水溶液中的水的电解，其反应步骤如下：H₂SO₄－→2H⁺+SO₄=；正电极表面的SO₄=+H₂O－→H₂SO₄+1／2O₂+2e^－；负电极表面的2H⁺+2e^－－→H₂。实验表明，上述反应是铂电极促成的。它从正极夺取电子，在电场作用下，电子e^－又被施给负极，铂电极起着诱发反应的催化剂作用。与此相对照，铅蓄电池的正、负极分别用过氧化铅和铅制成，在电池充、放电过程中的反应为：PbO₂+2H₂SO₄++2H₂O。因电极在反应中起了化学变化，所以不是催化剂。以固体催化剂为例，作者对催化剂的作用做了如下解释：清洁的固体表面能使被吸附的气体分子混杂接近到相当于被压缩到1万个大气压时的程度。这极大地增加了分子碰撞的机会。若被吸附分子是处于化学键未发生变化的物理吸附状态，则碰撞不一定引起反应；若分子因吸附发生分解，重新排列，与固体表面的原子间形成新的化学键，则变成化学吸附。当反应物质中至少有一个为化学吸附(且吸附不太强)时，固体表面就产生催化作用。作者指出，按反应物质与催化剂所处“相”的异同，催化剂可分为非均相催化剂(如金属、金属氧化物、硫化物、高分散载体金属、金属多核络合物、离子交换树脂、合成沸石)和均相催化剂(如金属离子、酸、碱、金属络合物和酶)等两大类。几乎所有的物质都具有某种催化作用。然而，能够有效地合成某一物质的催化剂不是任意的。催化剂专家的任务就是为理想的催化反应选择合适的催化剂。为使读者更深入地认识催化剂，本书从应用角度对之作了生动的介绍。人类用酵母菌发酵制备乙醇、醋酸、丁酸、丁醇等物质具有悠久的历史；酶反应(或生物体催化反应)可制造青、链霉素和胰岛素激素；在酒精化学中，除可分别用粘土和氧化钙作催化剂从乙醇(C₂H₅OH)制取乙烯(C₂H₄)和乙醛(CH₃CHO)外，还可在金属硫酸盐、磷酸盐、硅石和矾土等的催化下，通过C₂H₅OH→C₂H₄+H₂O的反向进行，从水合反应中生产不经过发酵的酒精；以镍粉作催化剂，植物油经氢化反应可变成营养价值更高的饱和脂肪；钼系固体催化剂可使石油脱硫；在铁系和钴系催化剂的作用下，可用H₂和CO分别合成人造石油和乙醇；用铁、氧化钾和氧化铝的混合物为催化剂的合成氨工业(N₂+3H₂－→2NH₃)已引起化肥生产的一场革命；在立构聚合催化剂的作用下，聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯、聚脂、聚乙烯对苯二酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯等带“聚”字头衔的产品相继问世，现代化学纤维与塑料合成工业得到迅猛发展。此外，催化剂在废气、废水、废弃物的无害化处理，未利用能源和未利用资源的开发以及与生命活动有关的方面也具有极其重要的作用。本书5至7章是提高部分。它主要包括催化剂的反应机理、研究方法和最近发展趋势等内容。这些内容重点是面向对该学科有研究兴趣的人的。通过本书丰富的素材和作者通俗、诙谐的笔调，读者将大受启发。