催化劑為什么能加快反應速度
催化劑對反應速度的影響和濃度、溫度的影響是不一樣的,濃度或溫度影響反應速度時一般不改變反應機理,而催化劑對于反應速度的影響卻是通過改變反應機理而實觀的。通常,在催化劑的參與下,反應往往分成幾步進行,各步驟的活化能都不大,其總活化能比沒有催化劑時的活化能小,因而加快了反應速度。催化過程比非催化過程的活化能普遍降低,而且降低的幅度很大。由于反應速度或反應速率常數與活化能為指數函數關系,所以活化能的降低對反應速度的增加影響極大,通常增加千百萬倍。催化反應的總活化能就比非催化反應的活化能小得多。
由于催化劑的存在,反應途徑發生了變化,這時反應所需的活化能大為降低,故反應速度大大加快。
以碘為摧化劑的乙醛分解反應就是催化劑改變反應途徑的一個實例。在沒冇催化劑時,乙醛按下式分解
ch3cho—ch4+co
在碘存在下,乙醛先與I2生成中間化合物,然后再分解出I2
CH3CHO+I2—CH31•HI+CO
CH3I.HI—>ch4+i2
不加催化劑時反應的活化能為190kj.mol•、加入碘后,活化能降為這相當于反應速度增加了10000倍。這是由于催化劑使反應的途徑發生了變化,即走了一條需要活化能低的捷徑。
又如許多發醇反應和先物體內的反應常在酶催化劑的參與下分成一連串步驟進行,而且毎一步的活化能都很小,以致能夠在常溫下或稍高的溫度下以很大速度進行。
那些不易于與反應物作用,或雖能作用但卻生成穩定中間化合物的物質,都不能成為催化劑。