| 1. |
Понятие о скорости реакции
Сложность: лёгкое |
1 |
| 2. |
Закон действия масс
Сложность: лёгкое |
1 |
| 3. |
Влияние температуры и катализаторов на скорость химической реакции
Сложность: среднее |
2 |
| 4. |
Гомогенный и гетерогенный катализ
Сложность: среднее |
2 |
| 5. |
Расчёт скорости реакции
|
4 |
| 6. |
Расчёт изменения скорости реакции по закону действия масс
Сложность: сложное |
4 |
| 7. |
Расчёт изменения скорости реакции по закону действия масс с твёрдым веществом
Сложность: сложное |
4 |
| 8. | Сложность: сложное |
4 |
Катализаторы и ферменты • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»
Скорость протекания химической реакции можно значительно увеличить, если добавить вещество, которое участвует в этой реакции, но при этом само не расходуется. Чтобы лучше это понять, представим себе работу брокера по операциям с недвижимостью. Брокер находит и собирает вместе людей, желающих продать какое-либо имущество, и людей, желающих его купить, таким образом способствуя его продаже и передаче другому владельцу. При этом сам брокер в ходе сделки ничего реально не покупает и не продает. Так же и катализатор, или фермент, способствует протеканию реакции между двумя веществами, но к концу реакции остается в первоначальном виде.
Подалуй, самый известный катализатор находится у нас в машине, в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов. Он представляет собой мелкоячеистую металлическую сетку, сделанную из палладия и платины, через которую пропускаются выхлопы из автомобильного двигателя. Эти металлы катализируют ряд химических взаимодействий. Во-первых, они абсорбируют окись углерода (CO), окись азота (NO) и кислород, причем каждая молекула NO распадается на составляющие ее атомы. CO соединяется с атомом кислорода, образуя диоксид углерода, а атомы азота соединяются, и получаются молекулы азота. В то же время избыток кислорода дает возможность углеводородам, не до конца сгоревшим в автомобильных цилиндрах, полностью окислиться до диоксида углерода и воды. Вот так выхлопные газы, которые содержат окись углерода (смертельный яд) и вещества, приводящие к кислотным дождям, а также несгоревшие фрагменты исходных молекул бензина, превращаются в относительно безвредную смесь диоксида углерода, азота и воды.
Чтобы понять действие ферментов, необходимо знать, что для взаимодействия сложных органических молекул недостаточно их простого контакта. Чтобы реакция протекала, определенные атомы в сближающихся молекулах должны быть правильно сориентированы друг относительно друга (так же как ключ определенным образом должен быть вставлен в замок), только тогда смогут образоваться химические связи. То есть для химических процессов, протекающих в биологических системах (см. Биологические молекулы), чрезвычайно важную роль играет пространственная геометрия.
В биохимии крайне мала вероятность того, что две сложные молекулы, предоставленные сами себе, случайно окажутся друг относительно друга в правильной ориентации, необходимой для взаимодействия. Чтобы такая реакция протекала с ощутимой скоростью, нужна помощь молекул определенного типа — ферментов. Фермент притягивает к себе две другие молекулы и удерживает их в правильном положении, чтобы взаимодействие состоялось. Как только реакция произошла, фермент освобождается и повторяет те же действия с другим набором молекул. Все ферменты в биологических системах представляют собой белки, которые могут принимать разнообразные сложные формы. Как и все белки, они закодированы в ДНК и в качестве ферментов управляют скоростью протекания химических реакций.
См. также:
Катализаторы, ингибиторы, катализ
При попытке поджечь сахар он будет плавиться и обугливатьсяПоложите на сахар горку пепла, который будет служить катализаторомС пеплом сахар загорится! Сахар горит, если на него посыпать пеплом! При отсутствии пепла (катализатора) — сахар только обугливаетсяОкисление спирта в присутствии медного катализатора
Вы когда-нибудь пробовали поджечь сахар? Казалось бы, сильно экзотермическая реакция С
Химические реакции, которые «не желают» протекать сами по себе или идут с очень малой скоростью и требуют дополнительного «стимула» — присутствия веществ, которые в результате реакции остаются неизменными, — происходят повсеместно. Это, во-первых, абсолютно все химические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности клеток. Они протекают только в присутствии ферментов, а отсутствие в организме хотя бы одного из них нарушает обмен веществ и чревато тяжёлой болезнью или же просто несовместимо с жизнью.
Кроме того, к таким реакциям относится большинство крупнотоннажных процессов, используемых в химической промышленности. Получение серной кислоты, переработка нефти, синтез аммиака немыслимы без участия «посторонних веществ», называемых катализаторами. Как выглядел бы наш мир без катализаторов? Он был бы гораздо статичнее, ведь многие химические реакции просто не происходили бы. Впрочем, изучать химию всё равно было бы некому: жизнь в таком мире появиться не может.
Катализаторы позволяют проводить химические процессы при гораздо более мягких условиях. А кроме того, в присутствии катализаторов идут реакции, которые вообще невозможны без их участия ни в каких условиях.
При этом количество катализатора, необходимое для превращения огромной массы реагентов в продукты реакции, несоизмеримо мало. Одна молекула фермента катализирует разложение 5 млн. молекул сахара за 1 с!
Катализ и его секреты
Но в чём скрыта тайна веществ — катализаторов? Давайте разберёмся, почему сахар и другие органические вещества самопроизвольно не превращаются в углекислый газ и воду — гораздо более энергетически выгодные (говорят ещё «термодинамически устойчивые») соединения. Разве это не удивительно? Ведь если положить, скажем, шарик на вершину горки, он тут же займёт более энергетически выгодное положение — скатится вниз. Если же его оградить барьером, он скатиться не сможет. Чтобы оказаться внизу и тем самым уменьшить свою потенциальную энергию, шарику нужно преодолеть барьер, а для этого ему нужно подвести дополнительную энергию.
Все существующие химические вещества, даже весьма термодинамически неустойчивые, окружены на своих энергетических «вершинах» подобными барьерами. Порой энергия, необходимая для их преодоления, сравнима с кинетической энергией теплового движения молекул. Тогда достаточно простого смешения реагентов — и реакция происходит при комнатной температуре. Нагревая реакционную смесь, можно преодолеть барьер чуть повыше. Но иногда он слишком высок, и в этом случае придётся или искать способы доставки необходимой энергии молекулам реагентов, или попытаться обойти энергетический барьер.
Как это сделать? Оказывается, катализатор может, подобно опытному проводнику, хорошо знающему местность, повести реакцию по совершенно иному пути. При этом её механизм претерпевает сильные изменения. Существует масса способов обойти энергетическую «гору». Каждый катализатор, работающий в конкретной реакции, выбирает для процесса свой путь. При этом новый маршрут может быть гораздо длиннее изначального: число промежуточных стадий и продуктов реакции иногда возрастает в несколько раз. Но зато количество энергии, требуемое на каждой стадии, оказывается существенно меньше, чем в отсутствие «проводника». В итоге, пройдя более длинный путь при помощи катализатора, реакция даёт желаемый результат значительно быстрее.
Однако «постороннее вещество» может воздействовать на ход реакции и противоположным образом: привести её к труднопреодолимому энергетическому барьеру. Тогда процесс замедляется. Такой «отрицательный» катализ называется ингибированием (от лат. inhibeo — «останавливаю», «сдерживаю»), а «катализаторы, действующие наоборот» — ингибиторами.
Зачем нужно замедлять скорость реакции? Существуют процессы, которые необходимы человеку, а также существуют такие процессы, проведение которых может пагубно сказаться как на человека, так и на предметах его обихода и окружающей среде. например появление ржавчины — коррозия металлов, гниение продуктов питания. Такими реакциями могут быть взрывы различных химических веществ, которые чувствительны к движению или сотрясению. Нужно учитывать, что химические реакции, в результате которых образуется лишь одно вещество — достаточно редкие. В основном при реакциях образуется более одного вещества. Особенно ярко такое явление наблюдается в органической химии.
В организмах живых существ и множестве других процессах, протекающих в нашей среде обитания часто необходимо, чтобы в процессе реакции получалось только одно нужное нам вещество или продукт реакции. Именно в этом случае применяется катализ. Грамотный подбор катализатора позволяет проводить химические процессы только в нужном для нас направлении и с получением требуемого нам вещества, при этом исключая выход других побочных эффектов реакции.
В нашем организме имеются ферменты — катализаторы, которые работают точно таким же образом. Именно по аналогии с ферментами наука приобрела возможность получения каталитических реакции.
Несмотря на аналогию и полученные знания, тайны катализа остаются полностью не раскрытыми.
Виды катализаторов
Что использовать в качестве катализатора!?
Какие виды катализаторов бывают?! В их качестве могут выступать самые разнообразные вещества: газы, ионы и различные комплексы; металлы и оксиды; простые органические соединения и сложнейшие природные и синтетические полимеры; даже… обычные вода, песок, глина!
Но самым важным фактором является агрегатное состояние катализатора и вступающих во взаимодействие веществ.
Когда катализатор, реагенты и продукты реакции находятся в одной фазе (например, жидкость, газ), где нет границ раздела, реагентам гораздо проще вступить в контакт с катализатором. При этом катализатор находится в виде молекул или ионов. Такой катализ называют гомогенным (от греч. «гомогенес» — «однородный»). В случае гетерогенного катализа (от греч. «гетерогенес» — «разнородный»), особенно если катализатор — твёрдое тело, на ход реакции воздействует не отдельная его молекула, а целый участок поверхности и подповерхностных слоёв. Это взаимодействие реагентов сразу со многими атомами или молекулами катализатора, к тому же выстроенными определённым образом, усиливает каталитическое влияние. Реакции между твёрдыми веществами всегда гетерогенны.
Гомогенный катализ и гетерогенный катализ существенно различаются по своему механизму. Вероятно, с этим связана тенденция теорий катализа к «однобокости» — преимущественному объяснению либо гомогенного, либо гетерогенного катализа.
С помощью катализаторов в мире ежегодно производятся миллиарды тонн химической продукции. Около 90 % промышленных химических процессов — каталитические процессы.
Раньше всего, в начале XIX в., обнаружили каталитические свойства благородных металлов: платины, палладия и др. До сих пор эти металлы применяются, например, в катализаторах дожигания выхлопных газов автомобилей (они переводят ядовитый угарный газ СO, образующийся при неполном окислении топлива, в углекислый газ СО2.,), при окислении аммиака NH3, в других процессах. Конечно, учёные работают над заменой дорогих металлов более дешёвыми.
Из гомогенных каталитических реакций наиболее известны катализ кислотами и основаниями, а также солями и комплексами металлов. Самый простой кислотный катализатор — ион водорода. Он одновременно и самый маленький. В числе первых изученных каталитических реакций был гидролиз крахмала («разваливание» его на молекулы сахаров) в кислой среде. Сейчас кислотный катализ очень распространён в органической химии: ионы водорода хорошо ускоряют различные реакции спиртов, альдегидов, жирных кислот и других веществ.
Однако технологи на химических производствах больше любят гетерогенный катализ. Скажем, реакция идёт в газовой фазе, а катализатор твёрдый (пористое железо в синтезе аммиака). Так как катализатор находится в другой фазе, продукты реакции легко от него отделить. Примечательно, что тот же кислотно-основной катализ можно сделать гетерогенным: различные алюмосиликаты и оксиды металлов в зависимости от вида их обработки и состава проявляют свойства кислоты или основания
«Катализаторы» сообщение кратко — Kratkoe.com
Автор J.G. На чтение 2 мин Обновлено
Роль катализаторов в современном производстве сообщение кратко расскажет много полезной информации о них и поможет подготовиться к занятию.
«Катализаторы» сообщение краткоЧто такое катализатор?Катализаторы представляют собой вещества, способные ускорять химические реакции некоторых продуктов и не входят в их состав. Существуют также и биологические катализаторы – ферменты, ускоряющие химические реакции в живых организмах.
Например, пероксид водорода, попав на ранку или царапину, начинает сильно шипеть и пузыриться. Это и есть действие катализатора. В момент выделения, кислород оказывает дезинфицирующие свойства — из ранки вместе с пеной удаляются загрязнения. Шипение происходит потому, что в крови содержатся вещества, ускоряющие разложение пероксида водорода.
Кто ввел термин «катализатор»?Шведский химик И. Берцелиус в 1835 году выявил, что в присутствии некоторых веществ скорость определенных химических реакций возрастает в разы. Он ввел термин «катализатор», от греческого «katalysis» — «разрушение», «ослабление».
Какая роль катализаторов?В жизни человека катализаторы очень играют важную роль. Ферменты применяют с давних времен в сыроварении, хлебопечении, кожевничестве, пивоварении, виноделии.
Сегодня катализаторы активно применяются в промышленности – при получении белков, синтетических антибиотиков и переработке сахара. Так, в моющих средствах добавляются ферменты, ускоряющие расщепление белковых загрязнений; универсальные порошки для удаления пятен, пищевых продуктов, пота, крови содержат в себе ферментные «энзимы».
Без катализаторов невозможно превратить в маргарин растительное масло, изготовить кулинарный жир, другие пищевые продукты. С их помощью очищают газообразные отходы промышленных предприятий и удаляют разнообразные токсичные соединения, выхлопные газы.
В ХХ веке ученые научились при помощи каталитических методов получать органические материалы, нитрилы, эфиры, олефины, кислоты для производства пластмасс, пропан, стирол, бутан, бутен.
Промышленные кислотные катализаторы незаменимы при нефтепереработке, для получения ароматических углеводородов и парафинов. Новейшей технологией по их применению является технология получения высокооктановых видов бензина, а также этилированного топлива.
Надеемся, что сообщение о роли катализаторов помогло Вам подготовиться к занятию, и Вы узнали много полезной информации о них. А свое краткое сообщение о катализаторах Вы можете оставить через форму комментариев ниже.
Что такое катализаторы? Химия на практике
Любознательным на заметку
Рубрика: Любознательным на заметкуСто тридцать лет назад знаменитый шведский химик Берцелиус впервые описал «чудодейственные» вещества и дал им имя — катализаторы. Ничтожное их количество ускоряло химическую реакцию во много раз, а сами они выходили из реакции нетронутыми. И все же Берцелиус не был первооткрывателем катализа. За много столетий до создания основ химии в чанах созревал сыр, бродило вино, подымалось тесто. Ни один из этих процессов не прошел бы без биологических катализаторов — ферментов. Без них немыслимы и жизненные процессы в организмах.
При окислении органических соединений в клетке могут образоваться перекиси, обладающие большой разрушительной силой.
Природный катализатор — фермент каталаза — встает на защиту клетки. Попробуйте взять аптечную (трехпроцентную) перекись водорода и бросить в нее кусочек сырого картофеля, моркови или мяса. Сразу же начнется бурное разложение перекиси с выделением кислорода, Это сработала каталаза. Она присутствует в живой клетке в ничтожном количестве, но зато одна только молекула каталазы может разрушить за секунду свыше ста тысяч молекул перекиси. С вареным картофелем этого опыта не проделаешь. Каталаза — белковый катализатор и при нагреве теряет свои свойства.
Алхимики в поисках философского камня нашли немало веществ, помогающих превратить одно вещество в другое. Некоторыми из найденных ими катализаторов пользуются и поныне. Еще в VIII веке арабский алхимик Джабир ибн-Хайян, действуя на спирт серной кислотой, сумел получить из него эфир. До наших дней дошло название этого эфира — серный, хотя в его молекуле нет ни единого атома серы. Кислота в этой реакции не расходуется, она является лишь катализатором. Серный эфир и сейчас часто используют в медицине. Попробуйте воспроизвести реакцию, открытую больше тысячи лет назад.
Добавьте к 3 см3 спирта немного песку и около 2 см3 катализатора — концентрированной серной кислоты. Скоро почувствуется характерный запах эфира. Если поджечь его пары, они загорятся бледно-голубым пламенем.
Смешав немного спирта с равным количеством уксусной эссенции и добавив несколько капель серной кислоты при осторожном нагревании, получим другой эфир — уксусноэтиловый, известный под названием «туалетный уксус». И здесь серная кислота играет роль катализатора.
Одна из теорий, объясняющих явление катализа, предполагает образование промежуточных соединений с катализатором, которые намного активнее исходных веществ. Иногда даже удастся наблюдать эти соединения. Попробуйте проделать такой опыт.
Налейте в стакан насыщенный раствор катализатора — хромата или бихромата калия (хромпика), нагрейте его до 50—60° и добавьте несколько капель пергидроля (30% перекиси водорода). Если не найдете пергидроля, то его вполне заменят 3—4 см3 аптечной перекиси водорода. Желтый прозрачный раствор калиевой соли через минуту потемнеет: его окрасит сложное промежуточное соединение, которое, впрочем, тут же начнет быстро разлагаться с выделениеv кислорода. При этом жидкость в стакане вновь станет ярко-желтой, и в ней не останется даже следов перекиси. В большинстве других реакций промежуточные соединения существуют лишь доли секунды, и простым наблюдением их заметить нельзя.
На практике часто применяют целые комплексы катализаторов. Так, например, при получении аммиака из азота и водорода реакция идет намного интенсивнее, если к основному катализатору — железу — добавить немного окислов алюминия и калия. Преимущество двух катализаторов перед одним можно легко проверить на опыте с разложением хлорной извести.
В полстакана холодной воды насыпьте 15—20 г хлорной извести, тщательно размешайте. Раствор желательно отфильтровать через промокательную бумагу. После этого нагрейте раствор примерно до 50° и разлейте в три маленьких сосуда. В первый сосуд добавьте до 5 см3 разбавленного раствора медного купороса, во второй — столько же раствора железного купороса, а в сосуд третий — смесь этих растворов (по 2—2,5 см3). Через несколько минут вы убедитесь в том, что в третьем сосуде кислород будет выделяться в изобилии, а в первых двух — намного меньше. Если взять для реакции узкогорлые сосуды (маленькие колбочки) и заполнить их раствором хлорной извести почти доверху, то выделяющийся кислород можно опознать по вспыхиванию тлеющей лучинки, поднесенной к горлышку сосуда. Впрочем, лучинка вспыхнет только у колбы со смесью катализаторов; в других колбах она только слегка накалится.
Каталитические процессы широко распространены в химии высокомолекулярных соединений. Большинство полимеров получают из исходных мономеров с помощью катализаторов. Один из хорошо известных процессов полимеризации — образование на воздухе масляной пленки — ускоряется катализаторами, которые называют сиккативами. Сиккативы — как правило, соли органических кислот — способствуют взаимодействию высыхающего масла с кислородом воздуха и, как следствие этого, образованию нерастворимого полимера. Обычная олифа — это масло с сиккативом. Можно попытаться самим приготовить олифу и на опыте проверить действие сиккатива.
Сначала приготовьте сиккатив — плавленый резинат. Его готовят из канифоли, нагретой в фарфоровом стакане до 220—250°. Добавив в расплав 5 г негашеной извести, вы получите резинат кальция. Если вместо извести взять 15 г глета, растертого в пасту с льняным маслом, получится резинат свинца. Глет нужно вводить небольшими порциями. Нагрев реагентов проводите до получения однородной массы; ее капля должна казаться на стекле прозрачной.
Когда катализатор готов, его вводят в прогретое до 150—200° льняное или конопляное, лучше рафинированное, масло. На 100 частей масла возьмите 3—5 частей сиккатива, размешивайте смесь до полного его растворения. Полученную олифу нанесите тонким слоем на стекло или металл и рядом нанесите пленку чистого масла, Вы легко обнаружите, насколько сиккатив ускоряет высыхание масла.
Не все катализаторы ускоряют химические процессы. Существуют — и часто применяются —отрицательные катализаторы, ингибиторы, тормозящие те или иные реакции.
Особенно интересны ингибиторы коррозии, защищающие металл от разрушения. Некоторые органические соединения класса аминов препятствуют коррозии железа в кислой среде. Растворите несколько таблеток уротропина (его химическое название гексаметилентетрамин) в растворе соляной кислоты. Погрузите в полученный раствор железный гвоздь, а другой гвоздь для сравнения опустите в обычную соляную кислоту. По выделению пузырьков водорода можно легко заметить, где быстрее идет реакция. Защитными свойствами аминов часто пользуются при травлении металлов, когда нужно снять с поверхности слой окисла, но не затронуть деталь. Ингибиторы не препятствуют кислоте разъедать окисную пленку, но не подпускают кислоту к самому металлу.
О. Либкин.
| ← Из жизни морского ежа | Числовые суеверия → |
|---|
Похожие публикации:
Один день в истории: международный женский день 8 марта
Каждый год 8 марта отмечается международный женский день. Созданная изначально на основе рабочего движения, история женского дня как международного явления тесно связана с забастовками, демонстрациями и даже революцией с всемирно-историческими последствиями.
…
Откуда взялся День святого Валентина?
По мнению некоторых людей, День святого Валентина — это выдумка продавцов цветов. Но кем же был святой Валентин, в честь которого назвали день влюбленных? Является ли этот праздник ненужной традицией или, наоборот, это хорошая возможность признаться в любви своей «половинке»?
…
Любопытство и любознательность. В чем отличие?
Хорошо известно, что с детства, благодаря стремлению к познанию, человек учится понимать мир, открывать для себя новое и получать опыт, который очень важен для жизни и выживания. Однако, говоря о познании, помните, что существуют две его формы.
…
Источники ошибок при сварке
Сварку необходимо изучать. Может пройти много времени, пока ученик будет в состоянии заварить качественный сварной шов. Самые первые хорошие сварные швы обычно являются просто совпадением. Помогает лишь постоянная практика. И в процессе обучения без ошибок не обойтись, но важно верить, что человеку все подвластно, вспомнив пословицу «Не боги горшки обжигают». В нашей статье мы расскажем о наиболее распространенных ош…
Подарки в нашей жизни. Что нельзя дарить и почему?
Праздники – это настоящее украшение нашей жизни. Без них она казалась бы серой, скучной и однообразной. А какой праздник обходится без подарков? Будь то юбилей либо просто день рождения, годовщина свадьбы или Новый год, Рождество или Пасха – в эти и другие знаменательные дни, что называется, сам бог велел радовать наших родных, близких, друзей и коллег памятными презентами.
Даже если виновник торжества словно отнеки…
Нобелевская премия по химии присуждена за создание новых катализаторов
Нобелевскую премию по химии 2021 года вручат немцу Беньямину Листу и американцу Дэвиду Макмиллану за развитие асимметрического органического катализа. Этот метод «значительно повлиял на разработку новых лекарств и сделал химию экологичнее», отмечает Нобелевский комитет.
Отметим, что в прогнозах, которые делали известные ученые и различные агентства, эти имена вообще не упоминались. Среди лидеров были, например, исследования мРНК-молекул, что и понятно. Ведь на их основе сегодня создаются вакцины против опасных вирусов, в том числе и ковида-19. Однако Нобелевский комитет рассудил иначе. Причем если в последнее время он нередко отмечал по этой номинации работы, связанные с биологией, то на этот раз награждает «чисто» химические исследования. В чем их суть?
— Как известно, катализаторы ускоряют скорость химической реакции, не влияя на получившийся в результате продукт, — говорит академик Валентин Анаников. — Трудно назвать области химии, где бы они не применялись. Их основой являются металлы. У этих катализаторов есть очевидные плюсы, но и серьезные минусы, так как в них используются редкие металлы, например, палладий, платина, родий. Отсюда высокая цена. А еще они токсичны.
Впервые разработаны катализаторы вообще без металлов, на основе органики
Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан впервые разработали катализаторы вообще без металлов, на основе органики. Сразу во много раз снизилась их цена, значительно уменьшилась токсичность. Но этого мало. «Принципиально важно, что такие катализаторы позволяют проводить так называемый асимметрический синтез. Дело в том, чтобы значительно повысить эффективность многих лекарств, надо создать в них асимметрический центр. Это сложная задача, а работа лауреатов ее решает, — говорит академик Анаников. Он отметил, что оба лауреата неоднократно приезжали в Россию, читали лекции, интересовались работами отечественных ученых.
Размер премии 1,2 миллиона долларов. Из-за пандемии вручение премии состоится не в Стокгольме, а на родине лауреатов.
катализатор | Примеры, определение и факты
Катализатор , в химии , любое вещество, которое увеличивает скорость реакции, но само не потребляется. Ферменты — это природные катализаторы, ответственные за многие важные биохимические реакции.
Полимеризация этилена по Циглеру-НаттаПолимеризация этилена по Циглеру-Натта Газообразный этилен перекачивается под давлением в реакционный сосуд, где он полимеризуется под действием катализатора Циглера-Натта в присутствии растворителя. Суспензия полиэтилена, непрореагировавшего мономера этилена, катализатора и растворителя выходит из реактора. Непрореагировавший этилен отделяют и возвращают в реактор, а катализатор нейтрализуют промывкой спиртом и отфильтровывают. Избыток растворителя извлекается из бани с горячей водой и рециркулируется, а сушилка обезвоживает влажный полиэтилен до конечной порошкообразной формы.
Британская энциклопедия, Inc.Британская викторина
Типы химических реакций
Можете ли вы определить, какой тип химической реакции показан? Проверьте свои знания с помощью этой викторины!
Большинство твердых катализаторов представляют собой металлы или оксиды, сульфиды и галогениды металлических элементов и полуметаллических элементов — бора , алюминия и кремния . Газообразные и жидкие катализаторы обычно используются в чистом виде или в сочетании с подходящими носителями или растворителями; твердые катализаторы обычно диспергированы в других веществах, известных как носители катализаторов .
В общем, каталитическое действие — это химическая реакция между катализатором и реагентом, с образованием химических промежуточных продуктов, которые могут более легко реагировать друг с другом или с другим реагентом с образованием желаемого конечного продукта. Во время реакции между химическими промежуточными продуктами и реагентами катализатор регенерируется. Способы реакций между катализаторами и реагентами широко варьируются, и в твердых катализаторах часто бывают сложными. Типичными из этих реакций являются кислотно-основные реакции, реакции окисления-восстановления, образование координационных комплексов и образование свободных радикалов . С твердыми катализаторами механизм реакциисильно зависит от свойств поверхности и электронных или кристаллических структур. Некоторые твердые катализаторы, называемые полифункциональными катализаторами, способны взаимодействовать с реагентами более чем в одном режиме; бифункциональные катализаторы широко используются для реакций риформинга в нефтяной промышленности.
Катализированные реакции составляют основу многих промышленных химических процессов. Производство катализаторов само по себе является быстро развивающимся промышленным процессом.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас| процесс | катализатор |
|---|---|
| синтез аммиака | утюг |
| производство серной кислоты | оксид азота (II), платина |
| крекинг нефти | цеолиты |
| гидрирование непредельных углеводородов | никель, платина или палладий |
| окисление углеводородов в автомобильных выхлопах | оксид меди (II), оксид ванадия (V), платина, палладий |
| изомеризация н-бутана в изобутан | хлорид алюминия, хлористый водород |
катализатор | Примеры, определение и факты
катализатор , в химии любое вещество, которое увеличивает скорость реакции, не расходуясь само по себе. Ферменты представляют собой природные катализаторы, ответственные за многие важные биохимические реакции.
Большинство твердых катализаторов представляют собой металлы или оксиды, сульфиды и галогениды металлических элементов и полуметаллических элементов бора, алюминия и кремния. Газообразные и жидкие катализаторы обычно используются в чистом виде или в сочетании с подходящими носителями или растворителями; твердые катализаторы обычно диспергируют в других веществах, известных как носители катализаторов.
Британская викторина
Типы химических реакций
Можете ли вы определить, какой тип химической реакции показан? Проверьте свои знания с помощью этого теста!
В целом каталитическое действие представляет собой химическую реакцию между катализатором и реагентом, в результате которой образуются промежуточные химические соединения, способные легче реагировать друг с другом или с другим реагентом с образованием желаемого конечного продукта.Во время реакции между химическими промежуточными продуктами и реагентами катализатор регенерируется. Режимы реакций между катализаторами и реагентами широко варьируются, а в твердых катализаторах часто сложны. Типичными для этих реакций являются кислотно-основные реакции, окислительно-восстановительные реакции, образование координационных комплексов и образование свободных радикалов. В случае твердых катализаторов на механизм реакции сильно влияют свойства поверхности и электронная или кристаллическая структура. Некоторые твердые катализаторы, называемые полифункциональными катализаторами, способны к более чем одному способу взаимодействия с реагентами; бифункциональные катализаторы широко используются для реакций риформинга в нефтяной промышленности.
Катализируемые реакции лежат в основе многих промышленных химических процессов. Производство катализаторов само по себе является быстрорастущим промышленным процессом.
| процесс | катализатор |
|---|---|
| синтез аммиака | железо |
| производство серной кислоты | оксид азота (II), платина |
| крекинг нефти | цеолиты |
| гидрирование ненасыщенных углеводородов | никель, платина или палладий |
| окисление углеводородов в автомобильных выхлопах | оксид меди(II), оксид ванадия(V), платина, палладий |
| изомеризация н-бутана в изобутан | хлорид алюминия, хлористый водород |
тепло реакции | химия
теплота реакции , количество теплоты, которое необходимо добавить или отвести во время химической реакции, чтобы поддерживать все присутствующие вещества при одной и той же температуре. Если давление в сосуде, содержащем реагирующую систему, поддерживается на постоянном уровне, то измеренная теплота реакции также представляет собой изменение термодинамической величины, называемой энтальпией, или теплосодержанием, сопровождающее процесс — , т. е. разность между энтальпией веществ, присутствующих в конце реакции, и энтальпий веществ, присутствующих в начале реакции.Таким образом, теплота реакции, определяемая при постоянном давлении, также обозначается как энтальпия реакции, обозначаемая символом Δ H . Если теплота реакции положительна, то говорят, что реакция эндотермическая; если отрицательный, экзотермический.
Прогнозирование и измерение тепловых эффектов, сопровождающих химические изменения, важны для понимания и использования химических реакций. Если сосуд, содержащий реагирующую систему, изолирован таким образом, что тепло не поступает в систему или не выходит из нее (адиабатические условия), тепловой эффект, сопровождающий превращение, может проявляться в повышении или понижении температуры, в зависимости от обстоятельств. присутствующих веществ.Точные значения теплот реакций необходимы для правильного проектирования оборудования, используемого в химических процессах.
Подробнее по этой теме
термодинамика: энтальпия и теплота реакции
Как обсуждалось выше, изменение свободной энергии Wmax = −ΔG соответствует максимально возможной полезной…
Поскольку измерение теплоты для каждой протекающей реакции нецелесообразно, а для некоторых реакций такое измерение может быть даже неосуществимым, принято оценивать теплоту реакции на основе подходящих комбинаций скомпилированных стандартных тепловых данных.Эти данные обычно принимают в виде стандартных теплот образования и теплот сгорания. Стандартная теплота образования определяется как количество тепла, поглощенного или выделенного при 25°C (77°F) и давлении в одну атмосферу, когда один моль соединения образуется из составляющих его элементов, причем каждое вещество находится в своем нормальном физическом состоянии. (газообразное, жидкое или твердое). Теплоте образования элемента произвольно присваивается нулевое значение. Стандартная теплота сгорания определяется аналогичным образом как количество тепла, выделяющегося при 25°С и давлении в одну атмосферу, когда один моль вещества сгорает в избытке кислорода.Метод расчета теплот реакций по измеренным значениям теплот образования и сгорания основан на принципе, известном как закон суммирования теплот Гесса.
Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.Что такое катализаторы?
Катализаторы представляют собой вещества, включая твердые, жидкие и газообразные вещества, которые увеличивают скорость химических реакций и имеют жизненно важное значение для химической промышленности. Они позволяют эффективно производить многие химические вещества и используются в широком спектре промышленных применений, включая химические продукты тонкой очистки, нефтеперерабатывающие заводы, пищевые масла, фармацевтические препараты и полимеры.Конкретные области применения включают сокращение выбросов в окружающую среду и производство топлива с низким содержанием серы. Европа является лидером в области каталитических технологий.
Важные факторы при разработке катализатора включают селективность и выход, отравление, коррозионную активность, возможность повторного использования, а также доступность материалов. Оптимизация каталитических эффектов требует глубокого понимания широкого круга химических явлений и является узкоспециализированной наукой.
Существует два основных типа катализаторов:
Гомогенный
Реагенты и катализатор находятся в одной фазе, обычно в растворе.Катализатор обычно извлекают из потока конечного продукта с помощью такого процесса, как перегонка. Его повторно используют до тех пор, пока каталитическая активность не перестанет быть достаточно высокой. Часто исходный каталитический материал поставляется в виде порошка, и катализатор необходимо растворить в подходящем растворителе, прежде чем катализатор можно будет использовать.
Гетерогенный
Реагенты (обычно жидкие или газообразные) и катализатор (обычно твердый) находятся в разных фазах. Гранулы могут иметь сферическую, цилиндрическую или произвольную форму.Многие катализаторы, используемые в гетерогенных процессах, чрезвычайно сложны. Обычно они состоят из ряда основных компонентов на инертном материале-носителе, таком как оксид алюминия или диоксид кремния. При обращении с этими твердыми катализаторами они могут образовывать переносимую по воздуху пыль и, следовательно, могут представлять опасность при вдыхании.
Как делают катализаторы?
Производство катализаторов представляет собой сложный процесс, обычно осуществляемый на специализированных предприятиях. Твердые гетерогенные катализаторы с металлами обычно изготавливают путем пропитки или осаждения на носителе в жидкой фазе с последующей термической обработкой
Определение катализатора. Химический словарь
Что такое катализатор?
Катализатор – вещество, ускоряющее химическую реакцию, но не расходующееся в ходе реакции; следовательно, катализатор может быть восстановлен химически неизмененным в конце реакции, для ускорения которой он использовался, или катализирует .
Обсуждение
Чтобы химические вещества вступили в реакцию, их связи должны быть перестроены, потому что связи в продуктах отличаются от связей в реагентах. Самый медленный этап перестройки связи приводит к тому, что называется переходным состоянием. — химическое вещество, которое не является ни реагентом, ни продуктом, но является промежуточным звеном между ними.
Реагент ⇄ Переходное состояние ⇄ Продукт
Энергия необходима для формирования переходного состояния. Эта энергия называется энергией активации , или E a .Чтение приведенной ниже диаграммы слева направо показывает ход реакции, когда реагенты проходят через переходное состояние и становятся продуктами.
Преодоление барьера
Энергию активации можно рассматривать как барьер для химической реакции, барьер, который необходимо преодолеть. Если барьер высокий, лишь немногие молекулы обладают достаточной кинетической энергией, чтобы столкнуться, сформировать переходное состояние и пересечь барьер. Реагенты с энергией ниже E a не могут пройти через переходное состояние, чтобы вступить в реакцию и стать продуктами.
Катализатор работает, обеспечивая другой маршрут реакции с более низким E a . Катализаторы снижают энергетический барьер. Другой путь позволяет легче перегруппировывать связи, необходимые для превращения реагентов в продукты, с меньшими затратами энергии. В любой заданный интервал времени присутствие катализатора позволяет большей части реагентов набирать достаточную энергию, чтобы пройти через переходное состояние и стать продуктами.
Пример 1: процесс Габера
Процесс Габера, который используется для получения аммиака из водорода и азота, катализируется железом, которое обеспечивает атомные позиции, на которых связи реагентов могут легче перестраиваться с образованием переходного состояния.
N 2 (газ) + 3H 2 (газ) ⇌ 2NH 3 (газ)
Пример 2: Ферменты
В нашем организме и других живых существах ферменты используются для ускорения биохимических реакций. Фермент — это тип катализатора.
Сложная жизнь была бы невозможна без ферментов, обеспечивающих протекание реакций с подходящей скоростью.
Формы ферментов вместе с местами на ферменте, которые связываются с реагентами, обеспечивают альтернативный путь реакции, позволяя определенным молекулам собираться вместе, чтобы сформировать переходное состояние с уменьшенным энергетическим барьером активации.
На приведенной ниже схеме фермент с длинной цепью обеспечивает места для соединения молекул реагентов с образованием переходного состояния с низкой энергией активации.
Катализаторы не могут сдвинуть положение химического равновесия — и прямая, и обратная реакции ускоряются, так что константа равновесия K eq остается неизменной. Однако, удаляя продукты из реакционной смеси по мере их образования, на практике можно увеличить общую скорость образования продукта.
Катализ — Американское химическое общество
Ибупрофен
Синтез ибупрофена, широко используемого противовоспалительного соединения, был сокращен с шести стехиометрических стадий до трех каталитических стадий. Шестиступенчатая стехиометрическая реакция оказалась неэффективной; более половины ингредиентов стали отходами или побочными продуктами, а не желаемым соединением. Этот новый синтез повысил эффективность реакции и уменьшил количество отходов.
Лечение диабета 2 типа
Merck и Codexis разработали зеленый синтез второго поколения ситаглиптина, активного ингредиента препарата Januvia TM для лечения диабета 2 типа.Это сотрудничество привело к ферментативному процессу, который снижает количество отходов, повышает выход и безопасность и устраняет необходимость в металлическом катализаторе. Ранние исследования показывают, что новые биокатализаторы будут полезны и в производстве других лекарств.
Лечение высокого уровня холестерина
Первоначально продаваемый под торговой маркой Zocor ® , препарат Симвастатин является ведущим рецептом для лечения высокого уровня холестерина. В традиционном многоэтапном методе изготовления этого лекарства использовалось большое количество опасных реагентов, и в процессе производилось большое количество токсичных отходов.Профессор Йи Тан из Калифорнийского университета создал синтез с использованием модифицированного фермента и дешевого сырья. Компания Codexis, занимающаяся биокатализом, оптимизировала как фермент, так и химический процесс. Результат значительно снижает опасность и количество отходов, является экономически эффективным и отвечает потребностям клиентов.
Катализ, лауреат Нобелевской премииВ 2005 году Нобелевская премия по химии была присуждена за открытие каталитического химического процесса, называемого метатезисом. Он имеет широкое применение в химической промышленности, но потребляет значительно меньше энергии и может сократить выбросы парниковых газов во многих ключевых процессах.Этот процесс стабилен при нормальных температурах и давлениях, может использоваться в сочетании с более экологичными растворителями и, вероятно, производит менее опасные отходы.
Катализ | PNNL
Введение в катализ
Катализ затрагивает жизнь каждого: от каталитического нейтрализатора в вашем автомобиле до очистки контактных линз и создания пластиковой бутылки с водой. Катализаторы облегчают протекание химической реакции. В химической реакции исходные химические вещества, называемые реагентами, превращаются в различные химические вещества с новыми свойствами, называемые продуктами.В ходе реакции реагенты расходуются и используются для получения продуктов. Примером химической реакции является ржавление железа. В этой реакции железо и кислород объединяются, образуя ржавчину оксида железа.
Каждая реакция протекает с определенной скоростью, которую можно изменить, добавив материал, называемый катализатором. Катализатор не является ни реагентом, ни продуктом; он не расходуется во время реакции. Изменение скорости реакции за счет добавления катализатора называется катализом.
Катализаторы работают за счет снижения энергии активации реакции — количества энергии, необходимого для протекания реакции. Например, катализатор может сближать два реагента или стабилизировать переходное состояние. Снижение энергии активации позволяет реакции происходить чаще при данной температуре, увеличивая скорость реакции.
Катализ можно разделить на три широкие категории: гомогенный катализ, гетерогенный катализ и биокатализ.При гомогенном катализе и реагенты, и катализатор находятся в растворе либо в водном, либо в органическом растворителе. Например, кислоты могут действовать как катализаторы, например, при гидролизе сложных эфиров. Высокая гомогенность этих смесей обеспечивает высокую реакционную способность, хотя разделение смесей на соответствующие компоненты может оказаться сложной задачей. Гомогенный катализ также называют молекулярным катализом.
Напротив, катализаторы гетерогенного катализа находятся в другом состоянии, чем продукты или реагенты.Этот тип катализа используется во многих промышленных процессах, когда газообразные и жидкие реагенты пропускают через твердый катализатор из-за легкости разделения продуктов и извлечения катализатора. Цеолитовые катализаторы представляют собой обычно используемые гетерогенные катализаторы. Они образуют твердые каркасные структуры, через которые могут проходить газообразные или растворенные реагенты и превращаться в продукты.
Биокатализаторы представляют собой особый класс белков, называемых ферментами, или нуклеиновых кислот, называемых рибозимами, которые катализируют биологические реакции.Они могут производиться клетками естественным образом или могут быть созданы для катализа новых реакций. Достижения в области молекулярной биологии произвели революцию в использовании биологических катализаторов в промышленности.
История катализа
Рисунок: Wikimedia CommonsХотя катализаторы использовались людьми с древних времен, например, для производства спирта путем ферментации сахаров, систематическое изучение катализа началось только в 1700-х годах. В конце 1700-х и начале 1800-х годов Элизабет Фулхэм заложила теоретическую основу для изучения катализаторов.В 1835 году химик Йонс Якоб Берцелиус придумал слово «катализ». На протяжении восемнадцатого и девятнадцатого веков эксперименты с различными металлами свидетельствовали о том, что эти материалы могут быть как селективными, так и специфическими катализаторами. Работа Поля Сабатье в конце 1800-х и начале 1900-х годов привела к открытию многих металлических катализаторов, особенно никеля и металлов платиновой группы. На сегодняшний день они остаются одними из наиболее важных промышленных катализаторов для различных применений, таких как переработка сырой нефти и снижение выбросов автомобилей.
Важность катализа
Катализаторы имеют множество промышленных применений, от производства продуктов питания, биотоплива, фармацевтических препаратов, пластмасс и химикатов. Большинство промышленных химикатов производится с помощью катализаторов. Некоторые известные реакции, усиленные катализом, включают производство серной кислоты, используемой для удаления ржавчины, а также в качестве предшественника фосфорной кислоты, синтез аммиака, переработку нефти и ограничение выбросов транспортных средств. Поскольку катализ является неотъемлемой частью многих промышленных процессов, научные исследования по улучшению катализа принесут пользу во многих сферах нашей жизни.
Пример цеолитного катализатора в действии. (Иллюстрация Стефани Кинг | Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория)Преимущества и недостатки катализа
Каждый тип катализа имеет свои преимущества и ограничения. Гомогенный катализ обладает высокой реакционной способностью и селективностью, но отделение продуктов от катализатора остается сложной задачей из-за гомогенности смеси. Гетерогенные катализаторы менее реакционноспособны и селективны, но продукты сравнительно легко отделяются от катализатора.Биокатализаторы могут быть высокоселективными, но обычно имеют более короткий срок службы, чем другие типы катализаторов.
Катализ для лучшего будущего
Катализаторы будут играть ключевую роль в достижении более зеленого будущего. Они могут помочь производить химические вещества с добавленной стоимостью для возобновляемых источников энергии, улавливать углекислый газ из воздуха и, среди прочего, обеспечивать чистую воду. Это поможет нашей стране достичь своих целей в области энергетики и устойчивого развития.
Катализ в PNNL
ИсследователиТихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории (PNNL) решают некоторые из самых серьезных проблем в науке о катализе с помощью таких направлений, как биологическое проектирование, моделирование и симуляция, а также экономичные пути реакций.
Новые принципы проектирования и синтеза на основе биотехнологий ускорят разработку катализаторов, обеспечивающих повышенную скорость целевых реакций в условиях окружающей среды или близких к ней. Задача здесь состоит в том, чтобы использовать элегантные методы ферментов, которые катализируют реакции при низкой температуре и давлении, и воспроизвести эти методы в искусственных системах. Новые подходы к моделированию и моделированию, синтезу и характеристике позволят точно контролировать многомерные каталитические структуры и молекулярную ориентацию в растворе при их взаимодействии с реагентами.Разработка методов прогнозирования для проведения реакций in-silico в первую очередь снизит затраты на энергию и рабочую силу и окажет гораздо меньшее воздействие на окружающую среду. И поиск новых путей реакции будет нацелен на избыток электронов для преобразования недорогих субстратов.
В области катализа PNNL имеет прочную основу научных открытий. Его Центр молекулярного электрокатализа (CME) является передовым исследовательским центром Министерства энергетики США (DOE), созданным в рамках программы Basic Energy Sciences.
Исследователи PNNL вместе со своими общенациональными партнерами стремятся понять молекулярные электрокатализаторы в топливе — топливе, которое будет эффективно преобразовывать электрическую энергию в химические связи или химическую энергию в электрическую. Объединяя творческие междисциплинарные команды, CME решает самые сложные задачи в области энергетических технологий.
Исследователи CME используют мощные инструменты для характеристики, понимания, моделирования и управления материей в масштабах от атомного до макроскопического.Для получения дополнительных инструментов и возможностей исследователи сотрудничают с коллегами из Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде (EMSL), пользовательского центра Министерства энергетики, расположенного в кампусе PNNL. EMSL содержит уникальные, специализированные и мощные инструменты для моделирования, симуляции и определения характеристик. Например, исследователи PNNL использовали передовые методы микроскопии, чтобы выявить каталитическую активность наночастиц золота, что является одной из основных потребностей Министерства энергетики в области синтеза.
В Институте комплексного катализа (IIC) PNNL объединяет более 120 штатных ученых и инженеров с экспертами из университетов, промышленности и других национальных лабораторий.Они совместно исследуют и разрабатывают химию и технологию катализируемых процессов, которые обеспечат углеродно-нейтральное будущее. Исследователи IIC сосредоточены на удалении кислорода и добавлении водорода к углеродному сырью, а также на удалении гетероатомов. Исследователи ищут способы хранения электрической энергии в связях водород-водород, углерод-водород или азот-водород. Они также манипулируют связями углерод-углерод и углерод-гетероатом и ищут способы оптимизировать катализ выхлопных газов.
Среди других типов катализаторов исследователи PNNL изучают каталитическую активность отдельных атомов металла на стабилизированных оксидных поверхностях.(Иллюстрация Стефани Кинг | Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория)Катализ также поддерживается крупными собственными инвестициями. Например, цель PNNL по обновлению химических катализаторов и каталитических процессов поддерживает исследования по использованию катализа для создания топлива из дешевых, имеющихся в изобилии местных материалов. Исследователи PNNL используют свойства как природных, так и синтетических систем для разработки катализаторов, работающих при энергосберегающих низких температурах. Они также разрабатывают катализаторы для безопасных и экономичных применений, которые не производят нежелательных побочных продуктов.
Химические реакции и катализаторы — Science Learning Hub
Химическая реакция включает химическое изменение, которое происходит при взаимодействии двух или более частиц (которые могут быть молекулами, атомами или ионами). Например, когда железо и кислород реагируют, они превращаются в новое вещество, оксид железа (ржавчина). Оксид железа по своим химическим свойствам отличается от железа и кислорода. Это отличается от физического изменения. Например, вода может превратиться в лед, но лед остается водой в другом физическом состоянии — лед и вода имеют одинаковые химические свойства.
Когда химические вещества вступают в реакцию, частицы должны столкнуться с каждой из них с достаточной энергией, чтобы произошла реакция. Чем чаще они сталкиваются, тем больше вероятность того, что они отреагируют. Не все столкновения приводят к реакциям — часто для этого не хватает энергии.
Некоторые реакции происходят быстрее, чем другие. Скорость зависит от вероятности столкновения между частицами. На скорость реакции влияет ряд факторов.
- Концентрация – Чем больше частиц, тем выше вероятность столкновения.
- Температура — Частицы больше перемещаются при более высоких температурах, поэтому вероятность столкновений выше, и у столкновений больше энергии.
- Давление – Частицы в газах сильно разбросаны. Если вы увеличиваете давление, частицы сталкиваются вместе, поэтому шансы на столкновение увеличиваются.
- Площадь поверхности – Если одним из реагирующих химических веществ является твердое вещество, могут столкнуться только частицы на поверхности. Чем больше поверхность, тем быстрее реакция.Более мелкие частицы имеют большую площадь поверхности для своего размера, чем более крупные. Это объясняет, почему порошок обычно реагирует быстрее, чем комки.
- Катализаторы – Катализатор представляет собой вещество, которое изменяет скорость химической реакции, но остается химически неизменным в конце реакции. Ингибитор действует наоборот – замедляет химические реакции.
Катализаторы
Катализаторы играют важную роль во многих химических процессах. Они увеличивают скорость реакции, не расходуются в ходе реакции и необходимы только в очень малых количествах.
Катализаторы работают двумя основными способами.
Адсорбция
Частицы прилипают к поверхности катализатора (так называемая адсорбция), а затем перемещаются, что повышает вероятность их столкновения и реакции. Хорошим примером является то, как работает платиновый катализатор в автомобильном каталитическом нейтрализаторе, превращая токсичный монооксид углерода в менее токсичный диоксид углерода.
Промежуточные соединения
В этом процессе катализатор сначала соединяется с химическим веществом для получения нового соединения.Это новое соединение нестабильно, поэтому оно распадается, высвобождая другое новое соединение и оставляя катализатор в своей первоначальной форме. Так работают многие ферменты (специальные биологические катализаторы). Многие промышленные химические процессы основаны на таких катализаторах.
Один из примеров катализатора, который включает промежуточное соединение, можно найти высоко в атмосфере Земли. Там, наверху, химический озон (с молекулами, содержащими три атома кислорода) помогает защитить Землю от вредного ультрафиолетового излучения. Но также там есть хлор, который попадает в атмосферу из химикатов (хлорфторуглеродов, фреонов), используемых в некоторых холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллончиках.
Хлор является катализатором, который крадет атом кислорода у озона (O 3 ), оставляя стабильный кислород (O 2 ).