Что такое сернокислотный катализатор?

Сернокислотный катализатор представляет собой химическое соединение, содержащее водород, серу и кислород, с молекулярной формулой H ₂ SO ₄ , и, хотя он присутствует только в следовых количествах, значительно помогает ускорить реакцию за счет снижения энергии активации. Серная кислота является одним из наиболее широко производимых в мире химических веществ, и при использовании в качестве катализатора она может вызывать химические реакции даже при использовании в небольших количествах. Часто используется универсальный кислотный катализатор для изготовления самых разнообразных продуктов, включая пластмассы, топливо и одежду.

В общем, катализатор - это молекула любого типа, которая помогает ускорить реакцию без потребления. Часто требуются только небольшие количества, чтобы вызвать реакции, которые либо трудно, либо невозможно выполнить иначе. Катализаторы, такие как серная кислота, понижают энергию активации реакции, создавая новые промежуточные состояния, с помощью которых может протекать реакция. Серная кислота может делать это, потому что это сильная кислота, которая может отдавать протоны реагентам, позволяя реагентам образовывать положительно заряженные ионы, иначе известные как катионы. В процессе серная кислота становится отрицательно заряженным ионом, что дополнительно помогает стабилизировать положительно заряженные реагенты, позволяя им проходить другие желательные реакции.

Сернокислотные катализаторы используются во многих важных промышленных производственных процессах. В одной заслуживающей внимания реакции в производстве нейлона используется катализатор на основе серной кислоты. Нейлон, универсальный материал, который используется для изготовления одежды и тканей, синтезируется из мономеров капролактама. Капролактам, в свою очередь, образуется, когда оксим циклогексанона подвергается так называемой перегруппировке Бекмана в присутствии сернокислотного катализатора. Сернокислотный катализатор отдает протон оксиму циклогексанона, который снижает энергию промежуточного продукта реакции и позволяет молекуле перегруппировать свои атомы, чтобы получить мономер нейлона.

Сернокислотный катализатор также используется в производстве топливных присадок для бензина. Изооктан является одной из важных добавок, которая часто комбинируется с бензином для повышения октанового числа моторного топлива. Нефтяная промышленность производит изооктан путем объединения изобутилена и изобутана в присутствии сернокислотного катализатора. Еще раз, серная кислота помогает создавать промежуточные продукты реакции с более низкой энергией, жертвуя протоны, чтобы помочь вызвать синтез.

Катализаторы на основе серной кислоты часто выбирают из-за их цены, доступности и удобства, поскольку в реакции может использоваться любой катализатор на основе общей кислоты. Первым предпочтительным химическим веществом часто является серная кислота, потому что она дешевая и потому что это один из самых широко доступных в мире химических веществ. Первоначально известная как масло купороса, серная кислота была одним из первых химических веществ, которые были открыты и очищены. Серную кислоту теперь можно найти в инвентаре практически каждой лаборатории и химического завода в мире.