Chất xúc tác là chất có tác du ̣ng làm biến đổi mãnh liê ̣t tốc đô ̣ phản ứng hoă ̣c gây nên phản ứng nếu phản ứng đó , về nguyên tắc , có thể thực hiện được (∆G<0) và sau phản ứng sẽ không biến đổi về chất và lượng [4].
Những chất xúc tác xúc tiến quá trình xẩy ra nhanh hơn go ̣i là chất xúc tác dương. Ngược la ̣i những chất xúc tác làm cho quá trình xẩy ra châ ̣m la ̣i gọi là chất xúc tác âm hoặc chất ức chế.
Trong kỹ thuâ ̣t hiê ̣n đa ̣i , chất xúc tác dương được sử du ̣ng rất rô ̣ng rãi . Ví dụ như trong các quá trình tổng hợp amoniac , sản xuất cao su , chất dẻo, hóa dầu ... Tuy nhiên chất xúc tác âm cũn g được sử du ̣ng để ha ̣n chế những phản ứng có hại , ví dụ như trong việc bảo quản dầu và những chất khác khỏi bị oxi hóa hoặc chống ăn mòn kim loại ....
Quá trình làm biến đổi tốc độ của phản ứng nhờ chất xúc tác đượ c go ̣i là quá trình xúc tác . Người ta phân biê ̣t quá trình xúc tác đồng thể với quá trình xúc tác dị thể . Khi chất xúc tác và hỗn hợp phản ứng ta ̣o thành mô ̣t hê ̣ đồng nhất khí hay lỏng , quá trình được gọi là xúc tác đồng thể. Khi chất xúc tác không tạo thành với hỗn hợp phản ứng một hệ đồng nhất , quá trình được gọi là xúc tác dị thể.
Mô ̣t đă ̣c điểm quan tro ̣ng của chất xúc tác là lượng chất xúc tác bé hơn rất nhiều so với lượng chất muốn phản ứng và không biến đổi sau khí phản ứng [7]. Chẳng ha ̣n như 1 kg muô ̣i kim loa ̣i platin và rodi có khả năng xúc tác cho quá trình oxi hóa 1 triê ̣u kg amoniac thành nitơ oxit.
24
Cơ chế xúc tác: Nghiên cứu những phản ứng xẩy ra khi có chất xúc tác và khi không có chất xúc tác nhận thấy rằng tác dụng của chất xúc tác dương chủ yếu là làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng bằng cách làm biến đổi cơ chế của quá trình phản ứng [7]. Để dễ hình dung điều đó , chúng ta xét phản ứng tổng quát sau đây:
A + B A...B (phứ c chất hoa ̣t đô ̣ng) AB
Vì phản ứng này có năng lượng hoạt hóa E h cao nên tốc độ của nó rất bé và thực tế bằng không.
Xúc tác có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, từ đó dẫn đến tăng tốc độ phản ứng. Ví dụ khi có mặt xúc tác ở 400°C đến 500°C, các hydrocacbon chuyển hóa nhanh hơn 1000 đến 10000 lần so với cracking nhiệt [1].
Ngoài ra xúc tác còn có tính chọn lọc nó có khả năng làm tăng hay làm chậm không đồng đều các loại phản ứng, có nghĩa hướng phản ứng theo chiều có lợi.