När krävs en katalysator?
Hej!
Jag har några frågor angående när en katalysator behövs i en reaktion eller inte.
Vid reaktion mellan eten och väteklorid behövs ingen katalysator och inte heller mellan eten och bromvatten (Br2). Men när etanol ska bildas genom reaktion mellan eten och vatten behövs en syra som katalysator.
1. Hur vet man när en katalysator behövs?
2. Min lärare sa att man kan tänka på om ämnena löser sig i varandra i vanliga fall. Finns det någon bättre och mer precis förklaring eller är det bara något man ska lära sig utantill?
3. När jag jämför reaktionerna med varandra ser jag vissa likheter. Stämmer det att reaktionen mellan eten och väteklorid och mellan eten och bromvatten inte kräver en katalysator eftersom väteklorid och bromvatten är i gasform? Vatten är i sin tur i flytande form och kräver därför en katalysator.
Tack på förhand!
En katalysator kan behövas om aktiveringsenergin för en reaktion är så hög att reaktionen sker långsamt eller inte alls i normala förhållanden. I vissa fall kan det räcka med att höja temperaturen, öka trycket eller röra om/skaka reaktionsblandningen för att reaktionen ska starta. I andra fall är det smidigare att använda en katalysator som sänker aktiveringsenergin genom att tillhandahålla en alternativ reaktionsväg med lägre aktiveringsenergi.
Om det behövs katalysator eller inte avgörs inte av aggregationsformen utan snarare på mekanismerna för reaktionerna, alla små delsteg.
I reaktionen mellan eten och vatten krävs det en liten mängd syra för att starta reaktionen eftersom vattnet är en för svag nukleofil för att kunna protonera dubbelbindningen i eten. H3O+ är dock en mycket god nukleofil som kan tillföras reaktionsblandingen genom addition av syra. Då protonerar H3O+ dubbelbindningen i eten och en positivt laddad karbokatjon bildas. Senare kan fria elektronpar på syret i H2O attackera den positivt laddade kolatomen. Sist plockar en ny vattenmolekyl upp en proton vilket på nytt skapar H3O+ som kan katalysera fler reaktioner. Poängen med katalysatorer är att de deltar i reaktionen men återbildas vid reaktionens slut. Därför behöver man oftast inte tillsätta några stora mängder.
Här är mekanismen. Utan H3O+, ingen (eller endast väldigt lite) etanol.
Tack för förklaringen!
Så generellt sett finns det ingen regel som säger när man behöver en katalysator eller inte?
Nej. Om man kan hitta en katalysator, så att man kan få reaktionen att gå fortare, så skulle jag tro att det alltid är gynnsamt (om inte katalysatorn är orimligt dyr).
Okej, tack så mycket för all hjälp!
