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上一讲我们讲的是合成与分解，是从无到有；今天这一讲我们说催化，是调节反应速率（快慢）。首先开局一张图： 1.催化和催化剂如图所示，C男就是催化剂，他加速了反应进程，自身在反应前后没有变化（心伤透了不算的）。在化学反应当中，催化剂不仅能加速反应，也能减缓反应。那催化反应的定义也很好下：在催化剂作用下发生的化学反应就是催化反应。催化剂，就像汽车的油门和刹车。 那么，催化剂到底是：1.让不可能发生的化学反应因有了他就能发生；还是：2.让原本反应速率很慢的反应因他而能发生呢？答案是2。催化剂能够改变反应动力学，却无法改变反应热力学。其实这个问题并不像表面看上去这么好回答，人们为此争论了好几个世纪，这个后面再说。就像上图，如果两人之间毫无感情，那就算C男介入也并不会让两人在一起。催化剂能起作用的前提是化学反应的可能性。因有了可能性才有了可调控性。 催化剂能够起催化作用的关键原因是什么？这里我们不讨论减缓反应速率的情况，因为这是少数。是它能降低反应中的活化能。我们可以看下图，当没有催化剂存在时，反应要经过一个活化能很高的过渡态，就像是要翻过一座叫做能垒的大山，何其艰难？而有了催化剂，就像踩足了油门的越野车，轻松越过山丘。 催化和催化剂要是说起来可是一门大学问了，光催化剂的类型可能写本书都讲不完。我们今天只能把核心内容讲一讲了，让大家知道催化剂解决了什么问题，催化的历史，还有生活中的催化小常识（最近酒喝的多，就说说喝酒）。 2.催化的历史 夏商时期，人们就会利用微生物和酶来酿酒，腌菜，这是最早对催化技术的应用，虽然那时的人们完全没有催化这个概念。后来人们慢慢又发现了不少反应，本来不能发生的，通过添加微量其他物质后，就能发生的现象，比如铅室法硫酸反应： 比如氨催化氧化实验： 但直到1836年，贝采里乌斯才首次提出了“催化”这一概念，但对于催化的本质，化学界一直争论不休，后来越来越多的实验证明，催化剂只能改变反应速率，而无法改变化学平衡，也就是上面我所说的，能改变反应动力学，不能改变反应热力学。不不，这话不是我说的，是德国化学家奥斯特瓦尔德说的，他也因此获得了1909年诺贝尔化学奖。 3.催化剂的类型 19世纪，随着人们对催化的本质认识更加深入，对催化剂的应用也得以飞速发展。从大类来分，催化剂可以分为：均相催化剂（小分子催化剂，酶催化剂）和异相催化剂（金属表面，半导体，纳米尺度的催化）。按催化剂的衍生历史，依次出现的有：金属催化剂，金属氧化物催化剂，负载型催化剂。最早工业化的金属催化剂是铂（1875年），用来替代前面说过的铅室法硫酸工艺，这种新工艺被称为接触法硫酸工艺。先是铂块，再是铂粉，最后比较通用的是铂网。 因金属催化剂比表面积比较小，活性位点就少，所以20世纪初，金属氧化物催化剂也问世了。制备工艺比较复杂，这里不过多赘述。而1925年泰勒提出了活性中心这个概念，催化剂起作用的不是全部表面，而是某些特定点位。由此，负载型催化剂也得以发明。人们把少量的活性物附在催化剂载体上，可以大大减少贵金属用量，降低催化剂成本，提高能效。 除此之外，还有光催化，电催化，三元催化…我们不展开了。接下来讲讲酒这个催化剂吧。 4.千杯不醉的秘密 因为最近喝酒比较频繁，正好借着今天这个题目来谈谈：为什么有些人一杯就倒，有些人却能千杯不醉呢？这还真和催化有关系呢！ 人体内有两种酶，能够加速分解进入体内的酒精。一种叫乙醇脱氢酶，一种叫乙醛脱氢酶。当人喝了酒，酒精进入体内，先由前者把乙醇氧化为乙醛，再由后者把乙醛氧化为乙酸，再转化为二氧化碳和水。这两种催化酶的含量越高，催化活性越强，酒精分解的就越快，酒量就越好。这样看来，能不能喝酒应该是先天就决定了的，酒量应该不是练出来的吧。 今天就讲到这里吧，我们总结下这一讲的内容。我们讲了催化的本质，催化的历史，催化剂的种类，还有喝酒的催化机理。最后，以一位催化界的大神照片镇楼，大家有兴趣的可以去看看他在催化领域取得的成就。 |
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