المحفزات الكيميائية
ما هي المحفزات الكيميائية وأنواعها وصفاتها وكيف تُصنع
ahmed saed
المحفزات الكيميائية هي مواد كيميائية تستخدم لزيادة ورفع قوة التفاعل في التفاعلات الكيميائية، أو لخفض وتقليل قوة وشكل التفاعلات الكيميائية، أو تستخدم لتسريع العمليات الكيميائية أو تقليل سرعتها، وتسمى المحفزات الكيميائية بالعوامل المساعدة، وتلك المحفزات الكيميائية أو العوامل المساعدة عند تدخلها في التفاعلات الكيميائية لا تؤثر في شكل أو خواص أو نتائج تلك العمليات، إنما تزيد أو ترفع سرعة التفاعل أو أو قوته، أو تقلله، دون التأثير في العملية التفاعلية نفسها.
ربما يعجبك
والمحفزات الكيميائية لها أهمية كبيرة في التفاعلات الكيميائية، وبالتالي فإن التفاعلات الكيمائية الخالية من المحفزات تختلف تمامًا عن التفاعلات الكيميائية التي تنطوي على محفزات كيميائية، والمادة المحفزة تضاف بكميات قليلة ومناسبة ومتوافقة مع التفاعلات الكيميائية، وتتضمن العمليات الكيميائية على عمليات بها تحفيز متجانس وتحفيز غير متجانس.
المحفزات الكيميائية
تتعدد المواد المحفزة التي تؤثر على التفاعلات الكيميائية، وتعمل على زيادة وتيرة وسرعة التفاعل الكيميائي، دون التأثير على خواص التفاعلات الكيميائية أو نتيجتها، ومن تلك المواد الفلزات وهي تلك العناصر الانتقالية المشهورة داخل الجدول الدوري مثل، البلاتين والفضة والبلاديوم والموليبدنوم والكوبالت، وهكذا كل عناصر الجدول الدوري، ومثل الخلائط، وهي هي خليط من الفلزات الفعالة والتي تساعد وتحفز في التفاعلات الكيميائية، والفلزات الغير فعالة ولا تعمل كمحفز في التفاعلات الكيميائية.
ومثال أخر على المحفزات الكيميائية، ما يسمى المواد الداعمة، وهي مواد تحمل عليها المواد الفعالة أو المواد المحفزة، والتي تعمل على تحسين نتائج العملية الحفزية، مثل أكسيد المغنيزيوم وأكسيد الكالسيوم، والأكاسيد الحامضية مثل الأمونيا والسيليكا والمتعادلة مثل سيلكات الكالسيوم وأمونيات المغنيزيوم، ومن المحفزات الكيميائية المثبطات، وهي مواد تستخدم لتحسين انتقائية المحفزات الفلزية أو تثبيط التفاعل غير المرغوب به أو تسريع تفاعل ما مرغوب به.
ما هي أنواع المحفزات الكيميائية
كما يوجد المواد المنشطة، وهي مواد تستخدم للحصول على تحفيز مرغوب فيه لعمليات كيميائية، وهناك المركبات الفلزية، وهي مجموعات الفلزات التي تستخدم في عمليات الهدرجة، كما يوجد الأكاسيد الفلزية، وهي أكاسيد بعض عناصر المجموعة الثانية والثالثة والرابعة والخامسة والعناصر الانتقالية وعناصر مجموعتي الانثانيوم والأكتنيوم في الجدول الدوري، وتنقسم الأكاسيد الفلزية لقسمين هما، الأكاسيد العازلة والتي تستخدم كمواد داعمة ومحفزة للتفاعلات القاعدية ومنها أكاسيد العناصر الغير انتقالية، والأكاسيد شبة الموصلة، وهي مواد محفزة فعالة.
وهناك الأملاح، وهي محفزات كيمائية تتضمن هاليدات الفلزات مثل كلوريد الألمنيوم، وكلوريد النحاس، وثلاثي ورباعي كلوريد التيتانيوم، كما أن الكبريتات تعد من المحفزات الكيميائية، ومنها كبريتات الألمنيوم والنحاس والبوتاسيوم، وكذلك الفوسفات هو أحد المحفزات الكيميائية، مثل فوسفات النيكل كالسيوم وفوسفات الألمنيوم، وهكذا الكبريتيدات محفزات كيميائية فعالة، وهي مركبات فلزية مثل كبريتيدات النيكل والكوبالت والحديد والموليبدنوم والتنجستن.
ومن المحفزات الكيميائية الأحماض، وتتضمن الأكاسيد الصلبة لعناصر الدورة الثالثة من الجدول الدوري مثل أكاسيد الصوديوم والمغنيزيوم والألمنيوم والفسفور، وتتضمن كذلك المحفزات الحامضية الصلبة مثل حمض الكبريت وحمض الفسفور، وومن المحفزات الكيميائية القواعد، وهي محفزات القواعد الصلبة على أكاسيد وهيدروكسيدات وكربونات وسيليكات لفلزات قلوية ترابية وكذلك هيدريداتها وأميداتها والمبدلات الأيونية العضوية، وهناك المحفزات ثنائية الوظيفة، وهي محفزات متعددة الوظائف، ومن المحفظات الكيميائية أيضًا المعقدات التساندية الفلزية التي تستخدم في عمليات الهدرجة والبلمرة والأكسدة وغيرها.
كيف تتم صناعة المحفزات الكيميائية
يتم صناعة المحفزات الكيميائية وفق عدة خطوات، وتكون البداية في مرحلة الترسيب، عن طريق تحضير الراسب البلوري أو اللابلوري أو الهلامي من أملاح المعادن المكونة للمحفز، ومن ثم تبدأ مرحلة التشرب، بغمر الداعم المسامي في محلول من المكون الفعال، مع إزالة المحلول الزائد بواسطة الترشيح أو القوة النابذة أو التقطير، وبعدها نبدأ بالانصهار، وذلك من خلال صهر بعض أنواع الأكاسيد الفلزية
وبعد هذا نبدأ مرحلة التجفيف لإزالة الرطوبة في أفران دوارة بالمعالجة الحرارية بالأكسدة بوجود الأكسجين أو الهواء عند درجات حرارة عالية، وبعدها مرحلة الاختزال، من خلال اختزال أكاسيد أو كلوريدات المكون الفعال، باستخدام غاز الهيدروجين المخفف بغاز النيتروجين، وفي النهاية نصل لمرحلة تشكيل المحفزات الكيميائية في مفاعلات الطبقة الثابتة بواسطة آلات وقوالب خاصة.
صفات المحفزات الكيميائية الإيجابية
تتسم المحفزات الكيميائية الإيجابية منها بعدة صفات أبرزها أنها تبقى كما هي دون تغيير في نهاية التفاعل الكيميائي، أن كيمة قليلة من المحفزات الكيميائية الإيجابية قادرة على صُنع تغير كبيراً في معدل التفاعل الكيميائي، إلا أن المحفزات الكيميائية الإيجابية لا تغير في حالة التوازن الكيميائي، ولكنها تزيد من سرعة الوصول إلى حالة التوازن، كما تتناسب سرعة التفاعل إلى حد ما مع نسبة المحفزات الكيميائية الإيجابية المستخدمة،.
كما أن كل محفز كيميائي له فعل نوعي، والمحفز الذي يصلح لتفاعل معين قد لا يكون له أي تأثير على تفاعل آخر، وتتسم المحفزات الكيميائية أيضًا أنها تخفض من طاقة التنشيط اللازمة للتفاعلات الكيميائية ولذلك تستخدم المحفزات الكيميائية كثيرا في الصناعة، وبدون المحفزات لاستغرقت التفاعلات الكيميائية أزمنة طويلة وقد لا تتم على الإطلاق.
أصناف المحفزات الكيميائية ثلاثة وهي
ولتعريف المحفزات الكيميائية قد يساعدنا أن نقسمها إلى ثلاثة أصناف، الأول وهو الفلزات، وقد عرفناها بأنها العناصر الإنتقالية في الجدول الدوري ومن أهمها البلاتين والفضة، وثانيًا المواد المنشطة، وهي مواد تستخدم للحصول على فعالية أو انتقائية أو ثباتية التفاعل الكيميائي، وثالثًا المثبطات، وهي مواد تستخدم لتحسين انتقائية المحفزات الكيميائية الفلزية أو تثبيط التفاعل غير المرغوب به أو تسريع تفاعل ليس مرغوب به.
