催化剂相关概念的辨析
2021-04-09凌晨张树永
凌晨,张树永
山东大学化学与化工学院,济南 250100
人类使用酵母和酒曲制作酒、醋的历史可以上溯到史前。近代的催化作用研究始于 18世纪后期,最早的报导是1781年Pamentire发现酸也可以促进淀粉的糖化;1792年,Scheele发现酸可以促进酯化反应,而碱可以促进皂化反应;1794年,Fulhame在其书中首次提出催化的概念。1835年,瑞典人Berzelius给出了催化作用的最早定义:
“催化反应是可以被反应后性质不变的物质加速的反应。”
期间,1795年,Deiman利用炽热的黏土使乙醇脱水变成乙烯是第一多相催化的实例。1806年,Clement和Desormes对当时已经广泛采用的铅室法制硫酸进行了分析和改进。这些新现象、新体系的发现和研究,对催化和催化剂概念的形成和发展产生了推动作用[1-3]。
催化过程是非常重要的物理化学过程,催化化学已经发展成为相对独立的物理化学三级学科,并有向催化科学发展的趋势。在物理化学教科书和催化化学专著中,几乎都会对催化剂及催化作用进行分析和阐述,但由于着重点不同,导致相关表述千差万别。催化剂和催化作用的定义也是众说纷纭。1996年,IUPAC给出了催化作用和催化剂的新定义[4]:
A substance that increases the rate of a reaction without modifying the overall standard Gibbs energy change in the reaction; the process is called catalysis. The catalyst is both a reactant and product of the reaction. (能够增加反应速率而不改变反应总的标准吉布斯自由能变化的物质是催化剂。相关过程称为催化作用。催化剂既是反应的反应物也是产物。)
按照IUPAC的新定义,一个一般的催化反应的方程式应该写成式(1)的形式

其中A、B为反应物,G、H是产物,a、b、g、h是其计量系数。C表示催化剂。显然,该式与之前常用的表示催化反应的方程式(式(2))……p>
