Katalysator in der Technik

Katalysatoren beeinflussen die Geschwindigkeit und Richtung von chemischen Reaktionen, so beeinflussen Katalysatoren eine wichtige Rolle, beispielsweise in der Natur. Ohne Katalysatoren würde es Tage dauern, bis Nahrung im Körper abgebaut wird. Aber nicht nur in der Natur, sondern auch in der Technik bzw. Chemie sind Katalysatoren nicht mehr wegzudenken.

Beispiele für Katalysatoren

Nachfolgend werden einige wichtige Bespiele für Katalysatoren aufgelistet:

 

Verfahren
Edukte
Produkte
Katalysator
Bedeutung
Dreiwegekatalysator
CxHy, CO, NOx
CO2, N2, H2O
g -Al2O3
Abgasnachbehandlung in Fahrzeugen
Epoxidierung
Alken, Sauerstoff
Epoxide
Ag
oft verwendete Grundchemikalien zur Produktion anderer Stoffe wie z. B. Ethandiol.
Esterherstellung
Alkohol, Säure
Ester
Schwefelsäure
 Estergruppen sind in vielen Molekülen vorhanden, z.B.Acetylsalicylsäure (Aspirin)
Fischer-Tropsch
CO, H2
Alkan
Co, Fe-Carbid
 Kohlenwasserstoffe dienen als Rohstoffbasis für die chemische Industrie
Haber-Bosch
N2, H2
Ammoniak
Fe/Al2O3/K2O
Herstellung von Düngemittel, Salptersäure aus Ammoniak
Hydrierung
Alken, H2
Alkan
Ni, Pd, Pt
Wichtiger Prozess: z.B: katalytische Hydrierung von Fettsäuren (Fetthärtung) bei der Herstellung von Margarine
Methanol-Synthese
CO, H2
Methanol
ZnO/Cr2O3
 Methanol ist eine der meist hergestellten organischen Chemikalien (mehr als 45 Mio. Tonnen pro Jahr)
Polymerisation
Alkene
Polymere
Ni-, Ti-Verbindungen
 Herstellung von Kunststoffen

Unterscheidung zwischen homogener und heterogener Katalyse

Je nachdem, ob sich der Katalysator in der gleichen Phase befindet, unterscheidet man zwischen homogener und heterogener Katalyse. Bei der homogenen Katalyse (z.B. Säure-Base-Katalyse) befinden sich der Katalysator und die Reaktionspartner in der gleichen Phase.


Katalysator in der Technik – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist ein Katalysator in der Technik und was macht er?

In der Technik ist ein Katalysator ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.

2. Welche Auswirkungen hat ein Katalysator auf eine chemische Reaktion?

Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion, was die Reaktionsrate erhöht, ohne die Position des chemischen Gleichgewichts zu beeinflussen.

3. Wie funktioniert ein Katalysator in einem Auto und welche Gase beeinflusst er?

Ein Autokatalysator fördert chemische Reaktionen, die schädliche Abgase in weniger schädliche Substanzen umwandeln, einschließlich Kohlenmonoxid, Stickoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen.

4. Welche Rolle spielen Katalysatoren in der industriellen Chemie?

Katalysatoren spielen eine entscheidende Rolle in der industriellen Chemie, da sie die Energieeffizienz verbessern und den Ausstoß von Treibhausgasen reduzieren.

5. Was ist ein Biokatalysator und wo findet man ihn am häufigsten?

Ein Biokatalysator ist ein natürlich vorkommender Katalysator, wie ein Enzym, der in biologischen Organismen gefunden wird und chemische Reaktionen fördert.

6. Was ist ein heterogener Katalysator und wie unterscheidet er sich von einem homogenen Katalysator?

Ein heterogener Katalysator ist ein Katalysator, der in einer anderen Phase als die Reaktanden vorliegt, während ein homogener Katalysator in der gleichen Phase wie die Reaktanden vorliegt.

7. Worin besteht der Unterschied zwischen einem Katalysator und einem Enzym?

Ein Katalysator ist ein allgemeiner Begriff für Substanzen, die die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen erhöhen. Ein Enzym ist ein spezieller Typ von Katalysator, der in biologischen Systemen vorkommt.

8. Was passiert, wenn ein Katalysator “vergiftet” ist und wie kann dies verhindert werden?

Wenn ein Katalysator “vergiftet” ist, wird seine Oberfläche durch Verunreinigungen blockiert, was seine Effektivität verringert. Regelmäßige Reinigung und Wartung können dies verhindern.

9. Warum sind Platin, Palladium und Rhodium gebräuchliche Materialien für Autokatalysatoren?

Platin, Palladium und Rhodium sind gebräuchliche Materialien für Autokatalysatoren, da sie eine hohe Oxidationsfähigkeit und hohe Temperaturstabilität aufweisen.

10. Welche Umweltauswirkungen können Katalysatoren haben?

Während Katalysatoren dabei helfen, weniger schädliche Chemikalien zu produzieren, können sie selbst umweltschädlich sein, wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt oder recycelt werden. Übermäßiger Abbau der für sie benötigten Rohstoffe kann auch die Umwelt beeinträchtigen.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 15. August 2024