2013年5月6日 星期一

同相催化 Homogeneous Catalysis


化學原理啟迪400
1.     同相催化是指「催化劑分子的」與「反應物分子的」是一樣的。
Bottega Veneta Fall 2013
2.     氣相或液相都有許多同相催化的例子。其中一個例子是,「一氧化氮NO」對「臭氧O3」的不尋常催化能力。
3.     在最接近地面的對流層,「一氧化氮」催化「產生臭氧」,然而,在高層大氣,「一氧化氮」催化「臭氧分解」反應;這二種催化反應都會為環境帶來災害。
4.     在較低的大氣層,只要空氣中有N2,高溫燃燒就會產生NO,這個反應:
N2(g)O2(g)→2NO(g)
5.     在常溫下上述反應進行的速度很慢,因為「NN鍵」與「OO鍵」的鍵能很強,然而,當溫度提高,就會啟動「氮氣」與「氧氣」燃燒反應,產生相當份量的「一氧化氮NO」,汽車引擎內的燃燒就是如此。
6.     在汽車引擎內燃燒產生的「一氧化氮NO」,有一部份在通過觸媒轉換器時,被轉換成「氮氣N2」,但是仍然有相當份量的「一氧化氮NO」逸散到大氣中與「氧O2」反應:
2NO(g)O2(g)→2NO2(g)
7.     在大氣中,NO2吸收光能後分解如下:
NO2(g)light→NO(g)O(g)
8.     這個反應程序產生的「氧O」,非常容易起反應,它會與「氧氣分子O2」結合成「臭氧O3」:
O2(g)O(g)→O3(g)
9.     臭氧是強效氧化劑,臭氧與其他空氣污染物反應,會產生對眼睛和肺有刺激性的物質。
10. 在這系列反應中,一氧化氮NO扮演真正的催化劑的角色,因為一氧化氮NO促使反應產生臭氧,自己卻沒有被消耗:
11. 在高層大氣,一氧化氮的作用正好相反,一氧化氮會分解臭氧
12. 一氧化氮在高層大氣同樣是扮演催化劑的角色,但是這次它將臭氧O3轉變成O2。這個反應潛藏問題,因為臭氧O3會吸收紫外線,所以臭氧O3能保護我們免於高能輻射的傷害。
13. 我們希望高層大氣有臭氧O3可以擋住太陽的紫外線輻射,然而卻不希望我們呼吸的低層大氣有臭氧O3與它氧化的產物。
14. 近十年的研究顯示,高層大氣的臭氧曾飽受氟利昂的威脅,氟利昂Freons是穩定、無腐蝕性的化合物,過去一段時間,氟利昂Freons用於製作冷媒和噴霧劑罐的推進物,常用的氟利昂物質有Fereon-12CCl2F2
15. 氟利昂的鈍性很好用,但也產生了一些問題,因為氟利昂在環境中能存活很久,最後氟利昂會轉移到大氣高層,被高能量的光分解;氟利昂分解的產物中,包含氯原子:
16. 氯原子能催化臭氧的分解
17. 因為南極上空平流層出現出臭氧破洞,社會開始關注氟利昂的問題。研究發現,造成臭氧破動的原因是,南極大氣層裡有許多一氧化氯ClO,這強烈顯示,大氣中的氟利昂至少應對南極臭氧被破壞負起部分的責任。
18. 因為氟利昂造成環境問題,美國政府數年前禁止噴霧劑罐中使用氟利昂,空調系統與冰箱冷媒也禁止使用氟利昂。
n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles

1 則留言:

  1. 什麼時候會發表化學原理啟迪401呢??
    我和我的同學們都期待很久~


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