当前课程知识点：大学化学 > 第八章 化学动力学基础 > 8.4 催化剂对化学反应速率的影响 > Video
同学们好
这一节啊
我们开始学习
催化剂对反应速率的影响
催化剂
是我们在中学里已经熟悉的
化学反应当中的
一个重要的参与者
中学里老师已经告诉大家
所谓的催化剂呢
是指那些能够
显著加快反应的速率
而本身的质量及化学性质
在反应前后
保持不变的物质
所以催化剂是
化学反应的推动者
而在化学反应开始
直到结束以后
它本身
它的质量和化学性质
并不因为参与了化学反应
而引起丝毫的变化
这是催化剂
最典型的特征
催化剂可以同时加速
正逆反应的
这样一种作用呢
我们称为催化作用
比如
像我们合成氨当中的铁
就可以加速我们的
氮气和氢气的化合
而汽车尾气
三元催化当中的铂呢
又可以同时把尾气当中的
一氧化氮、一氧化碳和
未燃烧完全的碳氢化合物
催化成对空气和环境
影响较小的二氧化氮
二氧化碳等物质
而我们前面介绍的
人体内肝脏当中的肝脏酶
对于乙醇变为乙醛
这样的一个化学反应
具有特定的催化作用
这都是我们在
生活和工作当中
最常碰到的催化剂
在化学反应过程当中
还有一类与催化剂并存
但是其作用和催化剂
却截然相反的物质
我们叫它阻化剂
阻化剂是指一类能够减慢
化学反应速率的物质
这一类的物质在生活当中
也非常常见
比如说橡胶容易老化
为了使橡胶
具有更高的可靠性
和更长的寿命
在橡胶的制备过程当中
人们往往要加入防老剂
而金属的腐蚀
也是我们难以回避的
一个重要的环境问题
所以
在金属的使用过程当中
人们往往要加入缓蚀剂
来阻止环境对于
金属材料的腐蚀
生活当中所遇到的各种油脂
由于当中的不饱和键的存在
在有氧的环境当中
极易发生氧化
而导致油脂的变性
那么为了防止油脂变性呢
经常人们要加入抗氧化剂
这些防老剂、缓蚀剂和
抗氧化剂
它们的作用
都是要减慢化学反应的速率
因此统称为阻化剂
阻化剂
也是化学研究当中的
一门重要的研究课题
但是今天我们讨论的作用
是催化剂
它的作用和阻化剂的作用
是完全相反的
所以同学们在
学习化学的过程当中
要分清楚阻化剂和催化剂
以及阻化作用和催化作用
它们所采用的方式
以及所选用的物质体系的不同
催化剂
可以同时加快化学反应
正逆反应的速率
而在反应结束以后呢
自身的性质、数量
和组成都不发生变化
同时
催化剂不能够改变
标准平衡常数
也就是说
催化剂的加入
不会改变
化学反应的平衡状态
但是
却会使达到平衡的时间
大大的缩短
催化剂具有典型的选择性
比如我们前面介绍的
肝脏酶对于乙醇的催化
乙醇变为乙醛
并不因为
我们乙醇浓度的增加
而使这个反应加速
原因是肝脏酶
对于乙醇催化为乙醛的
这样的一个反应
是零级反应
也就是说
当我们的乙醇浓度
达到一定量以后
无论再增加反应物的浓度
反应速度都不会得到提高
而这时候
反应物质的反应量
仅决定于
我们的肝脏酶的催化活性
所以对于醉酒的人来讲
最有效的解酒方法
是给他充分的时间休息
让体内的肝脏酶
发挥充分的作用
来促成这样的一个转化
而民间传统的
通过喝茶、喝醋
和其它的这样的饮食来调节
醉酒人的醉酒状态
其实都是难以奏效的
当然过度的醉酒
还要依靠
医疗手段来加以缓解
这部分的内容
同学们可以关注相关的
医学知识
来帮我们掌握和理解
在催化过程当中的
不同的催化特点
催化剂
会改变化学反应的历程
比如说
在我们前面讨论的
过渡态理论当中
如果没有催化剂参与之前
化学反应要经过第一个活化
形成活化配合物
然后活化配合物
再根据反应条件
相应的分解成
反应物和相应的产物
当有催化剂
参与反应的过程的时候
这时候
反应的进程就变为了
在中间的状态
可能首先会形成
反应物A与催化剂
相互作用的这样一个
中间的活化配合物
也可能呢 接下来又形成
反应物B与催化剂形成的
中间的活化配合物
同时
随着反应进程的延续
这些活化配合物
既可以向反应物方向转化
也可以向生成物方向转化
不同的是
由于形成了
这样中间的活化配合物
这种活化配合物
是由催化剂参与的
形成的活化配合物
这样的配合物呢会导致
我们原有的这样一个
正向反应的活化能
和逆向反应的活化能
都有一定程度的降低
比如说
对于刚才这样的例子当中
我们就会发现
反应正向的活化能
会变成样一个峰值
反应逆向的活化能呢
会变成这样一个峰值
两个活化能的峰值呢
比我们在没有催化剂参与的
原始反应当中的活化能的变化
都有所降低
那么这个时候
我们就会发现
催化剂它的加入
同时降低了正逆反应的
反应活化能
降低的幅度呢
依据反应的体系
和催化剂的种类不同
而有所不同
从前面的理论分析
我们已经掌握了
活化能与反应速率之间的关系
通常来讲
活化能越高
化学反应的速率就会越低
活化能越小呢
化学反应的速率
反而会越高
通过刚才的分析我们发现
由于催化剂的加入
降低了原来的正向和
逆向的反应的活化能
我们可以分别的发现
通过催化剂的加入以后
正向的活化能会低于
我们未加催化剂之前的
活化能
我们的逆向活化能呢
也会远低于
我们未加催化剂之前的
逆向活化能
所以这时候毫无疑问
降低正逆向反应活化能的结果
就是导致
正向和逆向的反应
同时加速
使反应更快的达到平衡
同时
要提醒同学们要注意的是
催化剂的加入
虽然改变了反应的历程
但是
它并不能改变
化学反应过程当中的
反应焓变和反应的
吉布斯自由能变化
也就是说
它没有改变
化学反应的热力学参数
从这张图上我们可以看到
虽然形成活化配合物的峰值
发生了相应的变化
但是
我们的始态与终态之间的
能量之差
并没有变化
如果我们用
加了催化剂以后的
正向和逆向的
这样的活化能之差
来反映我们整体的
这样一个反应过程当中的
热效应的话
它最终反应的结果
反应的焓变和反应的
吉布斯自由能变
仍然和我们
在未加催化剂之前
该体系在这一温度下的
相应的热力学参数
是完全一致的
因此人们不能期望
催化剂的加入
可以改变化学反应的方向
换句话说
原本是自发反应的
这样一些反应进程
当催化剂加入以后呢
会使反应速率加快
会使反应达到
平衡的时间缩短
但是原来是非自发反应的体系
如果我们加入催化剂
是不能够把其
改变为自发反应的
也就是说
化学反应
它的自身的特性
不依据催化剂的加入
而改变它的化学反应的方向
化学反应过程当中的
热力学参数
也不会因催化剂的加入呢
而导致我们的反应的焓变
和反应的吉布斯自由能的变化
所以这一点
是需要从同学们在了解
化学反应的动力学理论
特别是关于催化剂的
作用的时候
要特别关注的相关内容
同时
在化学研究过程当中
我们讨论的催化剂
是针对催化能够自发反应的
这样一些过程的
换句话说
也就是催化剂的加入
是无法改变化学反应的
本身的特性
我们不能借助催化剂的添加
来开动非自发反应
所以催化剂的催化作用
非常明显
但是催化剂作用
不是无限的
有关催化剂的催化作用
是我们在讨论
催化剂的催化行为时
所需要关注的
重中之重
相关的内容
同学们在后续的学习当中
再根据参考书
和我们遇到的
实际问题的解决
来加深对于催化作用的
问题的实质的理解
同时我们来看
催化作用的类型
也因催化的方式的不同
而有明显的差异
比如说
我们看到
CH3CHO分解为CH4和
CO的这样的一个反应
这个反应在没有
催化剂添加的时候
气相状态的反应的活化能
可以达到
190kJ·mol-1
如果在体系当中
我们引入了
I2蒸汽作为催化剂
催化活化以后的体系
反应的活化能会降低到
136kJ·mol-1
相比之下降低的幅度
又降低三分之一
那么这样降低幅度
如此之大
它的作用机理在哪里呢
进一步的研究
人们发现
I2蒸汽的加入
实际上是参与了
整个的反应的进程的
在这个过程当中
会形成气态的HI
还有CH3I
CH3I和HI呢
在一定条件下
进一步的分解
又会释放出气态的I2
和我们的目标的产物
由于CH3I
和HI的存在
使整个反应体系的活化能
降低了约三分之一
所以有效的推动了
反应速度的加快
从而使催化作用呢
得到了充分的体现
由于
在气相体系当中的反应
催化剂I2
是以蒸汽的方式
来加入整个体系的反应过程的
所以催化剂和反应体系
处在同样的状态
所以这样的催化呢
会成为均相催化
同样的
还有液态的催化剂
对于液相反应的催化等等
与此相对
我们还有非均相催化
而非均相催化呢
却是我们在催化反应当中
最常见的反应机制
比如说
固相对于气相的催化
就是最常见的非均相催化
我们在前叙讨论
金粉表面吸附笑气
通过零级反应而分解成
氮气和氧气的反应
就是最典型的非均相催化
我们在合成氨的
反应过程当中
由铁的表面来吸附
相应的
氮气和氢气
最后反应成合成氨的
这样一个反应过程
也是典型的固相催化气相的
非均相反应
非均相反应是我们
催化反应过程当中的
最常见的反应形态
除了固相催化气相的反应以外
还有固相催化液相的反应
有关催化剂
和催化作用的相关话题
我们还有许多的问题
需要大家去了解
需要大家去认识
由于课时有限呢
我们在动力学的学习内容当中
只能给大家安排
以上内容的讨论
大家如果感兴趣
课后还可以参考
我们推荐的参考书和
在我们的相关的每节当中
寻找关于催化剂和
催化作用的相关论文
或者相关的话题
我们加以学习和认识
通过以上章节的学习呢
我们已经为大家
建立起了
关于化学动力学基础的
相关理论体系
有关动力学的
相关学习内容呢
我们就告一段落了
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
--Video
-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
--Video
-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
--Video
-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
--Video
-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
--Video
-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
--Video
-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
