Die Katalyse

• Anknüpfung (1.3.1):Eine hohe Aktivierungsenergie hemmt eine Reaktion kinetisch. Temperatur erhöhen hilft — ein Katalysator geht einen anderen Weg.
• Katalysator:Stoff, der eine Reaktion beschleunigt, indem er einen anderen Reaktionsweg mit kleinerer Aktivierungsenergie eröffnet.
• Teilschritte:der Katalysator K reagiert im ersten Schritt mit, wird im letzten zurückgebildet und liegt am Ende unverändert vor.
• Zwischenstufe:lokales Energieminimum zwischen zwei Übergangszuständen — anders als ‡ im Prinzip nachweisbar.

Wähle den Weg und lass die Kugel mit Start ▶ über den Energieberg rollen — oder ziehe sie selbst (Kugel mit Tab anwählen, ←/→). Unter dem Diagramm wird der Weg Station für Station abgewickelt. Rolle beide Wege ab und vergleiche.

Halte fest: Mit Katalysator führt der Weg über zwei niedrigere Buckel und eine Zwischenstufe — die höchste Hürde sinkt, Start- und Zielniveau und damit \(\Delta H\) bleiben gleich.

Herleitung:

• Homogene Katalyse:Katalysator und Edukte in derselben Phase, z. B. \(\ce{I-}\)-Ionen beim Zerfall von \(\ce{H2O2}\) oder \(\ce{H3O+}\) bei der Esterbildung.
• Heterogene Katalyse:fester Katalysator, gasförmige oder gelöste Edukte: Adsorption an aktiven Zentren, Bindungen werden geschwächt, Reaktion, Desorption.
• Oberfläche:wirksam ist nur die Oberfläche — deshalb feine Pulver, Netze oder dünne Schichten auf porösem Träger.
• Biokatalyse:Enzyme sind Proteine mit einem aktiven Zentrum, das nur bestimmte Substrate bindet — hochspezifisch und bei Körpertemperatur wirksam.
• Selektivität:aus denselben Edukten entstehen je nach Katalysator verschiedene Produkte: \(\ce{CO + H2}\) liefert an Cu/ZnO Methanol, an Ni Methan.
• Katalysatorgift:Stoffe, die aktive Zentren dauerhaft blockieren (Blei, Schwefel- und Arsenverbindungen).