Скоростта на реакцията, нейната зависимост от различни фактори. Скорост на химичните реакции Експериментално определяне на скоростта на химична реакция

Механизмите на химичните превръщания и техните скорости се изучават от химичната кинетика. Химическите процеси протичат във времето с различна скорост. Някои се случват бързо, почти мигновено, докато други отнемат много време, за да се появят.

Във връзка с

Бърза реакция- скоростта, с която се изразходват реагенти (концентрацията им намалява) или се образуват реакционни продукти на единица обем.

Фактори, които могат да повлияят на скоростта на химичната реакция

Следните фактори могат да повлияят на това колко бързо протича химическа реакция:

• концентрация на вещества;
• естество на реагентите;
• температура;
• наличие на катализатор;
• налягане (за реакции в газова среда).

По този начин, като промените определени условия на химичен процес, можете да повлияете колко бързо ще протече процесът.

В процеса на химично взаимодействие частиците на реагиращите вещества се сблъскват една с друга. Броят на тези съвпадения е пропорционален на броя на частиците вещества в обема на реагиращата смес и следователно пропорционален на моларните концентрации на реагентите.

Закон за масовото действиеописва зависимостта на скоростта на реакцията от моларните концентрации на веществата, които взаимодействат.

За елементарна реакция (A + B → ...) този закон се изразява с формулата:

υ = k ∙С A ∙С B,

където k е константата на скоростта; C A и C B са моларните концентрации на реагентите A и B.

Ако едно от реагиращите вещества е в твърдо състояние, тогава взаимодействието възниква на границата на раздела; следователно концентрацията на твърдото вещество не е включена в уравнението на кинетичния закон за действие на масата. За да разберем физическия смисъл на константата на скоростта, е необходимо да вземем C, A и C B равни на 1. Тогава става ясно, че константата на скоростта е равна на скоростта на реакцията при концентрации на реагентите, равни на единица.

Естество на реагентите

Тъй като по време на взаимодействието химичните връзки на реагиращите вещества се разрушават и се образуват нови връзки на реакционните продукти, естеството на връзките, участващи в реакцията на съединенията, и структурата на молекулите на реагиращите вещества ще играят голяма роля .

Повърхностна площ на контакт на реагентите

Такава характеристика като повърхността на контакт на твърдите реагенти влияе върху хода на реакцията, понякога доста значително. Смилането на твърдо вещество ви позволява да увеличите повърхността на контакт на реагентите и следователно да ускорите процеса. Контактната площ на разтворимите вещества лесно се увеличава чрез разтваряне на веществото.

Реакционна температура

С повишаването на температурата енергията на сблъскващи се частици ще се увеличи; очевидно е, че с повишаване на температурата самият химичен процес ще се ускори. Ясен пример за това как повишаването на температурата влияе върху процеса на взаимодействие на веществата може да се счита за данните, дадени в таблицата.

Таблица 1. Ефект от температурните промени върху скоростта на образуване на вода (O 2 +2H 2 → 2H 2 O)

За да се опише количествено как температурата може да повлияе на скоростта на взаимодействие на веществата, се използва правилото на Вант Хоф. Правилото на Вант Хоф е, че при повишаване на температурата с 10 градуса се получава ускорение 2-4 пъти.

Математическата формула, описваща правилото на van't Hoff е следната:

Където γ е температурният коефициент на скоростта на химичната реакция (γ = 2−4).

Но уравнението на Арениус описва температурната зависимост на константата на скоростта много по-точно:

Където R е универсалната газова константа, A е фактор, определен от вида на реакцията, E, A е енергията на активиране.

Енергията на активиране е енергията, която една молекула трябва да придобие, за да настъпи химическа трансформация. Тоест, това е един вид енергийна бариера, която молекулите, сблъскващи се в реакционния обем, ще трябва да преодолеят, за да преразпределят връзките.

Енергията на активиране не зависи от външни фактори, а зависи от природата на веществото. Стойността на енергията на активиране до 40 - 50 kJ/mol позволява на веществата да реагират помежду си доста активно. Ако енергията на активиране надвишава 120 kJ/mol, тогава веществата (при обикновени температури) ще реагират много бавно. Промяната в температурата води до промяна в броя на активните молекули, т.е. молекулите, които са достигнали енергия, по-голяма от енергията на активиране, и следователно са способни на химични трансформации.

Катализиращо действие

Катализаторът е вещество, което може да ускори процес, но не е част от неговите продукти. Катализата (ускоряване на химическата трансформация) се разделя на хомогенна и хетерогенна. Ако реагентите и катализаторът са в едни и същи агрегатни състояния, тогава катализът се нарича хомогенен, ако е в различни състояния, тогава е хетерогенен. Механизмите на действие на катализаторите са разнообразни и доста сложни. В допълнение, заслужава да се отбележи, че катализаторите се характеризират със селективност на действие. Тоест, един и същ катализатор, докато ускорява една реакция, може да не промени скоростта на друга.

налягане

Ако в трансформацията участват газообразни вещества, тогава скоростта на процеса ще бъде повлияна от промените в налягането в системата . Това се случва, защоточе за газообразните реагенти промяната в налягането води до промяна в концентрацията.

Експериментално определяне на скоростта на химична реакция

Скоростта на химическата трансформация може да се определи експериментално чрез получаване на данни за това как концентрацията на веществата, влизащи в реакцията или продуктите, се променя за единица време. Методите за получаване на такива данни са разделени на

• химически,
• физико-хим.

Химическите методи са доста прости, достъпни и точни. С тяхна помощ скоростта се определя чрез директно измерване на концентрацията или количеството на веществото на реагентите или продуктите. При бавна реакция се вземат проби, за да се следи как се изразходва реагента. След това се определя съдържанието на реагента в пробата. Чрез вземане на проби на редовни интервали е възможно да се получат данни за промените в количеството на дадено вещество по време на процеса на взаимодействие. Най-често използваните видове анализи са титриметрия и гравиметрия.

Ако реакцията протича бързо, тогава трябва да се спре, за да се вземе проба. Това може да стане с помощта на охлаждане, рязко отстраняване на катализатора, също така е възможно да се разреди или прехвърли един от реагентите в нереактивно състояние.

Методите за физикохимичен анализ в съвременната експериментална кинетика се използват по-често от химичните. С тяхна помощ можете да наблюдавате промените в концентрациите на веществата в реално време. В този случай не е необходимо да се спира реакцията и да се вземат проби.

Физикохимичните методи се основават на измерването на физическо свойство, което зависи от количественото съдържание на определено съединение в системата и се променя с времето. Например, ако газовете участват в реакция, тогава налягането може да бъде такова свойство. Измерват се също електропроводимостта, индексът на пречупване и спектрите на поглъщане на веществата.

§ 12. КИНЕТИКА НА ЕНЗИМНИТЕ РЕАКЦИИ

Кинетиката на ензимните реакции е наука за скоростите на ензимните реакции и тяхната зависимост от различни фактори. Скоростта на ензимната реакция се определя от химическото количество на реагиралия субстрат или получения реакционен продукт за единица време на единица обем при определени условия:

където v е скоростта на ензимната реакция, е промяната в концентрацията на субстрата или реакционния продукт, t е времето.

Скоростта на ензимната реакция зависи от естеството на ензима, което определя неговата активност. Колкото по-висока е ензимната активност, толкова по-бърза е скоростта на реакцията. Ензимната активност се определя от скоростта на реакцията, катализирана от ензима. Мярката за ензимна активност е една стандартна единица ензимна активност. Една стандартна единица ензимна активност е количеството ензим, което катализира превръщането на 1 µmol субстрат за 1 минута.

По време на ензимна реакция ензимът (E) взаимодейства със субстрата (S), което води до образуването на ензимно-субстратен комплекс, който след това се разпада, за да освободи ензима и продукта (P) от реакцията:

Скоростта на ензимната реакция зависи от много фактори: концентрацията на субстрата и ензима, температурата, pH на околната среда, наличието на различни регулаторни вещества, които могат да увеличат или намалят активността на ензимите.

Интересно да се знае! Ензимите се използват в медицината за диагностициране на различни заболявания. По време на инфаркт на миокарда, поради увреждане и разрушаване на сърдечния мускул, съдържанието на ензимите аспартат трансаминаза и аланин аминотрансфераза в кръвта рязко се увеличава. Откриването на тяхната активност прави възможно диагностицирането на това заболяване.

Влияние на концентрацията на субстрата и ензима върху скоростта на ензимната реакция

Нека разгледаме влиянието на концентрацията на субстрата върху скоростта на ензимната реакция (фиг. 30). При ниски концентрации на субстрата скоростта е право пропорционална на концентрацията му; след това с увеличаване на концентрацията скоростта на реакцията нараства по-бавно, а при много високи концентрации на субстрата скоростта е практически независима от концентрацията му и достига максимална стойност (V max). При такива концентрации на субстрата всички ензимни молекули са част от ензим-субстратния комплекс и се постига пълно насищане на активните центрове на ензима, поради което скоростта на реакцията в този случай практически не зависи от концентрацията на субстрата.

Ориз. 30. Зависимост на скоростта на ензимната реакция от концентрацията на субстрата

Графиката на зависимостта на ензимната активност от концентрацията на субстрата се описва от уравнението на Михаелис-Ментен, което получи името си в чест на изключителните учени Л. Михаелис и М. Ментен, които направиха голям принос в изследването на кинетиката на ензимни реакции,

където v е скоростта на ензимната реакция; [S] – концентрация на субстрата; K M – константа на Михаелис.

Нека разгледаме физическия смисъл на константата на Михаелис. При условие, че v = ½ V max , получаваме K M = [S]. Така константата на Михаелис е равна на концентрацията на субстрата, при която скоростта на реакцията е половината от максималната.

Скоростта на ензимната реакция зависи и от концентрацията на ензима (фиг. 31). Тази зависимост е ясна.

Ориз. 31. Зависимост на скоростта на ензимната реакция от концентрацията на ензима

Влияние на температурата върху скоростта на ензимната реакция

Зависимостта на скоростта на ензимната реакция от температурата е показана на фиг. 32.

Ориз. 32. Зависимост на скоростта на ензимната реакция от температурата.

При ниски температури (приблизително до 40 - 50 o C) повишаването на температурата на всеки 10 o C в съответствие с правилото на Вант Хоф е придружено от увеличаване на скоростта на химичната реакция 2 - 4 пъти. При високи температури над 55 - 60 o C активността на ензима рязко намалява поради термичната му денатурация и в резултат на това се наблюдава рязко намаляване на скоростта на ензимната реакция. Максималната ензимна активност обикновено се наблюдава в диапазона 40 - 60 o C. Температурата, при която ензимната активност е максимална, се нарича температурен оптимум. Температурният оптимум за ензимите на термофилните микроорганизми е в областта на по-високите температури.

Ефект на pH върху скоростта на ензимната реакция

Зависимостта на ензимната активност от рН е показана на фиг. 33.

Ориз. 33. Влиянието на pH върху скоростта на ензимната реакция

Графиката на pH е камбановидна. Стойността на pH, при която ензимната активност е максимална, се нарича pH оптималноензим. Оптималните стойности на рН за различните ензими варират значително.

Характерът на зависимостта на ензимната реакция от рН се определя от факта, че този показател засяга:

а) йонизация на аминокиселинни остатъци, участващи в катализата,

б) йонизация на субстрата,

в) конформация на ензима и неговия активен център.

Ензимно инхибиране

Скоростта на ензимната реакция може да бъде намалена от редица химикали, наречени инхибитори. Някои инхибитори са отрови за хората, например цианид, други се използват като лекарства.

Инхибиторите могат да бъдат разделени на два основни типа: необратимИ обратими. Необратимите инхибитори (I) се свързват с ензима, за да образуват комплекс, чиято дисоциация с възстановяване на ензимната активност е невъзможна:

Пример за необратим инхибитор е диизопропил флуорофосфат (DFP). DPP инхибира ензима ацетилхолинестераза, който играе важна роля в предаването на нервните импулси. Този инхибитор взаимодейства със серина в активния център на ензима, като по този начин блокира активността на последния. В резултат на това се нарушава способността на процесите на нервните клетки на невроните да провеждат нервни импулси. DPP е един от първите нервнопаралитични агенти. Въз основа на него са създадени редица продукти, които са относително нетоксични за хората и животните. инсектициди -вещества, отровни за насекомите.

Обратимите инхибитори, за разлика от необратимите, могат лесно да се отделят от ензима при определени условия. Дейността на последния се възстановява:

Обратимите инхибитори включват конкурентенИ несъстезателенинхибитори.

Конкурентен инхибитор, който е структурен аналог на субстрата, взаимодейства с активния център на ензима и по този начин блокира достъпа на субстрата до ензима. В този случай инхибиторът не претърпява химични трансформации и се свързва с ензима обратимо. След дисоциация на EI комплекса, ензимът може да се свърже или със субстрата и да го преобразува, или с инхибитор (фиг. 34.). Тъй като и субстратът, и инхибиторът се конкурират за пространство в активното място, това инхибиране се нарича конкурентно.

Ориз. 34. Механизъм на действие на конкурентен инхибитор.

В медицината се използват конкурентни инхибитори. Преди това сулфонамидните лекарства са били широко използвани за борба с инфекциозни заболявания. Те са близки по структура до пара-аминобензоена киселина(PABA), важен растежен фактор за много патогенни бактерии. PABA е прекурсор на фолиевата киселина, която служи като кофактор за няколко ензима. Сулфонамидните лекарства действат като конкурентен инхибитор на ензимите за синтеза на фолиева киселина от PABA и по този начин инхибират растежа и възпроизводството на патогенни бактерии.

Неконкурентните инхибитори не са структурно подобни на субстрата и когато се образува EI, те взаимодействат не с активния център, а с друго място на ензима. Взаимодействието на инхибитора с ензима води до промяна в структурата на последния. Образуването на EI комплекса е обратимо, следователно след неговото разпадане ензимът отново може да атакува субстрата (фиг. 35).

Ориз. 35. Механизъм на действие на неконкурентен инхибитор

Цианид CN - може да действа като неконкурентен инхибитор. Той се свързва с метални йони, които са част от простетични групи и инхибира активността на тези ензими. Отравянето с цианид е изключително опасно. Те могат да бъдат фатални.

Алостерични ензими

Терминът "алостеричен" идва от гръцките думи allo - друго, стерео - място. Така алостеричните ензими, наред с активния център, имат още един център, наречен алостеричен център(фиг. 36). Веществата, които могат да променят активността на ензимите, се свързват с алостеричния център; тези вещества се наричат алостерични ефектори. Ефекторите биват положителни - активиращи ензима, и отрицателни - инхибиращи, т.е. намаляване на ензимната активност. Някои алостерични ензими могат да бъдат повлияни от два или повече ефектора.

Ориз. 36. Структура на алостеричен ензим.

Регулация на мултиензимни системи

Някои ензими действат съвместно, комбинирайки се в мултиензимни системи, в които всеки ензим катализира определен етап от метаболитния път:

В мултиензимната система има ензим, който определя скоростта на цялата последователност от реакции. Този ензим обикновено е алостеричен и се намира в началото на метаболитния път. Той е в състояние, чрез получаване на различни сигнали, както да увеличава, така и да намалява скоростта на катализираната реакция, като по този начин регулира скоростта на целия процес.

Скоростта на химическата реакция зависи от много фактори, включително естеството на реагентите, концентрацията на реагентите, температурата и наличието на катализатори. Нека разгледаме тези фактори.

1). Естество на реагентите. Ако има взаимодействие между вещества с йонна връзка, тогава реакцията протича по-бързо, отколкото между вещества с ковалентна връзка.

2.) Концентрация на реагентите. За да се осъществи химическа реакция, молекулите на реагиращите вещества трябва да се сблъскат. Тоест, молекулите трябва да се доближат толкова близо една до друга, че атомите на едната частица да изпитват действието на електрическите полета на другата. Само в този случай ще са възможни преходи на електрони и съответните пренареждания на атомите, в резултат на което се образуват молекули на нови вещества. По този начин скоростта на химичните реакции е пропорционална на броя на сблъсъците, които възникват между молекулите, а броят на сблъсъците от своя страна е пропорционален на концентрацията на реагентите. Въз основа на експериментален материал норвежките учени Гулдберг и Вааге и независимо от тях руският учен Бекетов през 1867 г. формулират основния закон на химичната кинетика - закон за масовото действие(ZDM): при постоянна температура скоростта на химичната реакция е право пропорционална на произведението на концентрациите на реагиращите вещества към степента на техните стехиометрични коефициенти. За общия случай:

законът за масовото действие има формата:

Записването на закона за действието на масата за дадена реакция се нарича основно кинетично уравнение на реакцията. В основното кинетично уравнение k е константата на скоростта на реакцията, която зависи от природата на реагентите и температурата.

Повечето химични реакции са обратими. По време на такива реакции техните продукти, докато се натрупват, реагират помежду си, за да образуват изходните вещества:

Скорост на реакция напред:

Скорост на обратна връзка:

В момента на равновесие:

Следователно законът за действието на масите в състояние на равновесие приема формата:

където K е равновесната константа на реакцията.

3) Влияние на температурата върху скоростта на реакцията. Скоростта на химичните реакции, като правило, се увеличава, когато температурата се превиши. Нека разгледаме това на примера на взаимодействието на водород с кислород.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

При 20 0 C скоростта на реакцията е практически нулева и ще отнеме 54 милиарда години за напредък на взаимодействието с 15%. При 500 0 C образуването на вода ще отнеме 50 минути, а при 700 0 C реакцията настъпва мигновено.

Изразена е зависимостта на скоростта на реакцията от температурата правилото на Вант Хоф: при повишаване на температурата с 10 o скоростта на реакцията се увеличава 2–4 пъти. Правилото на Вант Хоф е написано:

4) Ефект на катализаторите. Скоростта на химичните реакции може да се контролира с помощта на катализатори– вещества, които променят скоростта на реакцията и остават след реакцията в непроменени количества. Промяната на скоростта на реакцията в присъствието на катализатор се нарича катализа. Разграничете положителен(скоростта на реакцията се увеличава) и отрицателен(скоростта на реакцията намалява) катализа. Понякога по време на реакция се образува катализатор; такива процеси се наричат ​​автокаталитични. Има хомогенна и хетерогенна катализа.

При хомогененПри катализата катализаторът и реагентите са в една и съща фаза. Например:

При разнородниПри катализата катализаторът и реагентите са в различни фази. Например:

Хетерогенната катализа е свързана с ензимни процеси. Всички химични процеси, протичащи в живите организми, се катализират от ензими, които са протеини с определени специализирани функции. В разтвори, в които протичат ензимни процеси, няма типична хетерогенна среда, поради липсата на ясно дефинирана фазова граница. Такива процеси се наричат ​​микрохетерогенна катализа.

Въпрос 1. Какви вещества се наричат ​​катализатори?

Веществата, които променят скоростта на химическата реакция, като остават непроменени в края, се наричат ​​катализатори.

Въпрос 2. Каква роля играят ензимите в клетката?

Ензимите са биологични катализатори, които ускоряват химичните реакции в живата клетка. Молекулите на някои ензими се състоят само от протеини, други включват протеин и съединение с непротеинова природа (органично - коензим или неорганично - йони на различни метали). Ензимите са строго специфични: всеки ензим катализира определен тип реакция, която включва определени типове субстратни молекули.

Въпрос 3. От какви фактори може да зависи скоростта на ензимните реакции?

Скоростта на ензимните реакции до голяма степен зависи от концентрацията на ензима, естеството на веществото, температурата, налягането, реакцията на средата (киселинна или алкална).

За много ензими, при определени условия, например в присъствието на молекули на определени вещества, конфигурацията на активния център се променя, което им позволява да осигурят най-голяма ензимна активност.

Въпрос 4. Защо повечето ензими губят своите каталитични свойства при високи температури?

Високите температури на околната среда, като правило, причиняват денатурация на протеина, т.е. нарушаване на неговата естествена структура. Следователно при високи температури повечето ензими губят своите каталитични свойства.

Въпрос 5. Защо липсата на витамини може да причини смущения в жизнените процеси в организма?

Много витамини са част от ензимите. Следователно липсата на витамини в организма води до отслабване на ензимната активност в клетките и следователно може да причини смущения в жизнените процеси.

1.8. Биологични катализатори

Търсено на тази страница:

• каква роля играят ензимите в клетката?
• какви вещества се наричат ​​катализатори
• защо повечето ензими са при висока температура
• от какви фактори може да зависи скоростта на ензимните реакции?
• защо повечето ензими губят при високи температури?

Теми на кодификатора на Единния държавен изпит:Бърза реакция. Нейната зависимост от различни фактори.

Скоростта на химическата реакция показва колко бързо протича дадена реакция. Взаимодействието възниква, когато частиците се сблъскват в пространството. В този случай реакцията не възниква при всеки сблъсък, а само когато частицата има подходящата енергия.

Бърза реакция – броя на елементарните сблъсъци на взаимодействащи частици, завършващи с химическа трансформация за единица време.

Определянето на скоростта на химичната реакция е свързано с условията, при които тя протича. Ако реакцията хомогенен– т.е. продуктите и реагентите са в една и съща фаза - тогава скоростта на химичната реакция се определя като промяната на веществото за единица време:

υ = ΔC / Δt.

Ако реагентите или продуктите са в различни фази и сблъсъкът на частиците се случва само на фазовата граница, тогава реакцията се нарича разнородни, а скоростта му се определя от промяната в количеството вещество за единица време на единица реакционна повърхност:

υ = Δν / (S·Δt).

Как да накараме частиците да се сблъскват по-често, т.е. как увеличаване на скоростта на химична реакция?

1. Най-лесният начин е да увеличите температура . Както вероятно знаете от курса си по физика, температурата е мярка за средната кинетична енергия на движение на частиците на веществото. Ако увеличим температурата, тогава частиците от всяко вещество започват да се движат по-бързо и следователно се сблъскват по-често.

С повишаването на температурата обаче скоростта на химичните реакции се увеличава главно поради факта, че броят на ефективните сблъсъци се увеличава. С повишаване на температурата броят на активните частици, които могат да преодолеят енергийната бариера на реакцията, рязко нараства. Ако намалим температурата, частиците започват да се движат по-бавно, броят на активните частици намалява и броят на ефективните сблъсъци в секунда намалява. По този начин, Когато температурата се повиши, скоростта на химичната реакция се увеличава, а когато температурата се понижи, тя намалява..

Забележка! Това правило работи еднакво за всички химични реакции (включително екзотермични и ендотермични). Скоростта на реакцията не зависи от топлинния ефект. Скоростта на екзотермичните реакции се увеличава с повишаване на температурата и намалява с понижаване на температурата. Скоростта на ендотермичните реакции също се увеличава с повишаване на температурата и намалява с понижаване на температурата.

Освен това през 19 век холандският физик Вант Хоф експериментално установява, че повечето реакции увеличават скоростта си приблизително еднакво (около 2-4 пъти), когато температурата се повиши с 10 o C. Правилото на Вант Хоф звучи така: повишаване на температурата с 10 o C води до увеличаване на скоростта на химичната реакция с 2-4 пъти (тази стойност се нарича температурен коефициент на скоростта на химична реакция γ). За всяка реакция се определя точната стойност на температурния коефициент.

тук v е скоростта на химическата реакция,

C A И C B — концентрации на вещества А и В, съответно, mol/l

к – коефициент на пропорционалност, константа на скоростта на реакцията.

Например, за реакцията на образуване на амоняк:

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

Законът за масовото действие изглежда така:

- това са химични вещества, участващи в химична реакция, променяйки нейната скорост и посока, но неконсумативенпо време на реакцията (в края на реакцията те не се променят нито по количество, нито по състав). Приблизителен механизъм за работа на катализатор за реакция от тип A + B може да бъде избран, както следва:

A+K=AK

AK + B = AB + K

Процесът на промяна на скоростта на реакцията при взаимодействие с катализатор се нарича катализа. Катализаторите се използват широко в индустрията, когато е необходимо да се увеличи скоростта на реакцията или да се насочи по определен път.

Въз основа на фазовото състояние на катализатора се разграничават хомогенна и хетерогенна катализа.

Хомогенна катализа – това е, когато реагентите и катализаторът са в една и съща фаза (газ, разтвор). Типичните хомогенни катализатори са киселини и основи. органични амини и др.

Хетерогенна катализа - това е, когато реагентите и катализаторът са в различни фази. По правило хетерогенните катализатори са твърди вещества. защото взаимодействието в такива катализатори се случва само на повърхността на веществото; важно изискване за катализаторите е голяма повърхностна площ. Хетерогенните катализатори се характеризират с висока порьозност, което увеличава повърхността на катализатора. Така общата повърхност на някои катализатори понякога достига 500 квадратни метра на 1 g катализатор. Голямата площ и порьозността осигуряват ефективно взаимодействие с реагентите. Хетерогенните катализатори включват метали, зеолити - кристални минерали от алумосиликатната група (съединения на силиций и алуминий) и др.

Примерхетерогенна катализа – синтез на амоняк:

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

Като катализатор се използва поресто желязо с примеси Al 2 O 3 и K 2 O.

Самият катализатор не се изразходва по време на химическата реакция, но други вещества се натрупват на повърхността на катализатора, свързвайки активните центрове на катализатора и блокирайки неговата работа ( каталитични отрови). Те трябва да се отстраняват редовно чрез регенериране на катализатора.

В биохимичните реакции катализаторите са много ефективни - ензими. Ензимните катализатори действат високоефективно и селективно, със 100% селективност. За съжаление, ензимите са много чувствителни към повишена температура, киселинност на околната среда и други фактори, така че има редица ограничения за прилагането на процеси с ензимна катализа в индустриален мащаб.

Катализаторите не трябва да се бъркат с инициаторипроцес и инхибитори. Например, ултравиолетовото облъчване е необходимо за иницииране на радикалната реакция на хлориране на метан. Това не е катализатор. Някои радикални реакции се инициират от пероксидни радикали. Това също не са катализатори.

инхибитори- Това са вещества, които забавят химична реакция. Инхибиторите могат да се консумират и да участват в химическа реакция. В този случай инхибиторите не са катализатори, напротив. Обратната катализа е принципно невъзможна - реакцията при всички случаи ще се опита да следва най-бързия път.

5. Контактна зона на реагиращи вещества. За хетерогенни реакции един от начините за увеличаване на броя на ефективните сблъсъци е да се увеличи площ на реакционната повърхност . Колкото по-голяма е контактната повърхност на реагиращите фази, толкова по-голяма е скоростта на хетерогенната химична реакция. Прахообразният цинк се разтваря много по-бързо в киселина от гранулирания цинк със същата маса.

В промишлеността, за да се увеличи контактната повърхност на реагиращите вещества, те използват метод с кипящ слой. Например, при производството на сярна киселина по метода на кипене на магаре се изпичат пирит.

6. Естество на реагентите . Скоростта на химичните реакции, при равни други условия, също се влияе от химичните свойства, т.е. природата на реагиращите вещества. По-малко активните вещества ще имат по-висока бариера за активиране и ще реагират по-бавно от по-активните вещества. По-активните вещества имат по-ниска енергия на активиране и влизат в химични реакции много по-лесно и по-често.

При ниски енергии на активиране (под 40 kJ/mol) реакцията протича много бързо и лесно. Значителна част от сблъсъците между частиците завършват с химична трансформация. Например реакциите на йонообмен протичат много бързо при нормални условия.

При високи енергии на активиране (повече от 120 kJ/mol), само малък брой сблъсъци водят до химическа трансформация. Честотата на такива реакции е незначителна. Например, азотът практически не взаимодейства с кислорода при нормални условия.

При средни енергии на активиране (от 40 до 120 kJ/mol), скоростта на реакцията ще бъде средна. Такива реакции възникват и при нормални условия, но не много бързо, така че да могат да се наблюдават с просто око. Такива реакции включват взаимодействието на натрий с вода, взаимодействието на желязото със солна киселина и др.

Веществата, които са стабилни при нормални условия, обикновено имат висока енергия на активиране.