5 вещей, которые вы могли не знать о катализаторе

Катализаторы — это одна из тех вещей, о которых мало кто задумывается, разве что в средней школе по химии, но они заставляют мир тикать. Катализаторы окружают нас повсюду. Сдать катализатор тут.

Практически все в вашей повседневной жизни зависит от катализаторов: автомобили, стикеры, стиральный порошок, пиво. Все части твоего бутерброда — хлеб, сыр чеддер, жареная индейка. Катализаторы расщепляют бумажную массу, превращая ее в гладкую бумагу для вашего журнала. Они чистят ваши контактные линзы каждую ночь. Они превращают молоко в йогурт, а нефть — в пластиковые молочники, компакт-диски и велосипедные шлемы.

1. Что такое катализатор?

Катализаторы ускоряют химическую реакцию, снижая количество энергии, необходимой для ее запуска. Катализ является основой многих промышленных процессов, в которых используются химические реакции для превращения сырья в полезные продукты. Катализаторы являются неотъемлемой частью производства пластмасс и многих других промышленных товаров.

Даже человеческий организм работает на катализаторах. Многие белки в вашем организме на самом деле являются катализаторами, называемыми ферментами, которые делают все: от создания сигналов, которые двигают конечностями, до помощи в переваривании пищи. Они действительно являются фундаментальной частью жизни.

2. Сила катализатора

В большинстве случаев вам нужно совсем немного катализатора, чтобы изменить ситуацию. Даже размер частицы катализатора может изменить ход реакции. Один серебряный катализатор лучше справляется со своей задачей, когда он находится в наночастицах шириной всего в несколько атомов. (Катализатор превращает пропилен в оксиды пропилена, что является первым шагом в производстве антифриза и других продуктов.)

3. Экологичность и экономичность катализатора

Промышленные процессы производства пластика и других предметов первой необходимости часто производят неприятные побочные продукты, которые могут представлять опасность для здоровья человека и окружающей среды. Более качественные катализаторы могут помочь решить эту проблему. Например, тот же серебряный катализатор на самом деле производит меньше токсичных побочных продуктов, что делает всю реакцию более экологичной.

По сути, катализатор — это способ экономии энергии. А крупномасштабное применение катализаторов может сэкономить миру много энергии. Три процента всей энергии, идет на преобразование этана и пропана в алкены, которые, среди прочего, используются для производства пластмасс. Это эквивалентно более чем 500 миллионам баррелей бензина.

Катализаторы также являются ключом к открытию биотоплива. Вся биомасса — кукуруза, просо, деревья — содержит жесткое соединение, называемое целлюлозой, которое необходимо расщепить, чтобы получить топливо. Поиск идеального катализатора для разрушения целлюлозы сделал бы биотопливо более дешевым и более жизнеспособным в качестве возобновляемого источника энергии.

4. Работа катализатора

Точные причины, по которым работают катализаторы, часто остаются загадкой для ученых. Ученые могут попытаться создать катализатор, который работает еще лучше, моделируя, как вместо этого могут работать различные материалы. Возможные конфигурации новых катализаторов могут достигать тысяч комбинаций, поэтому суперкомпьютеры лучше всего справляются с ними.

Когда Эдисон строил лампочку, он протестировал буквально сотни различных нитей накала (вероятно, испытывая также и терпение своих лаборантов), прежде чем обнаружил обугленную нить. Используя преимущества суперкомпьютеров и современных технологий, ученые могут ускорить годы испытаний и расходов, чтобы добиться прорыва.

5. Революция в батареях

Новые эффективные литий-ионные аккумуляторы помогли превратить неуклюжие автомобильные телефоны в тонкие и элегантные сотовые телефоны и ноутбуки, доступные сегодня. Но ученые уже ищут следующую революцию в батареях — ту, которая когда-нибудь сделает батарею легкой и достаточно мощной, чтобы проехать на автомобиле 500 миль за раз. Перспективной идеей являются литий — воздушные батареи, в которых в качестве основного компонента используется кислород из воздуха. Но для этой новой батареи потребуется полностью изменить внутреннюю химию, и для ее работы потребуется новый мощный катализатор. Литий-воздушная батарея работает, объединяя атомы лития и кислорода, а затем разъединяя их снова и снова. Это ситуация, созданная специально для катализатора, и хороший катализатор ускорит реакцию и сделает батарею более эффективной.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: