Katalysatoren erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit einer Reaktion, indem sie die Aktivierungsenergie heruntersetzen. Katalysatoren werden selber dabei nicht verbraucht, können also immer wieder eingesetzt werden.

Eigenschaften

Katalysatoren haben drei Charakteristiken:
  1. Katalysatoren beschleunigen eine Reaktion.
  2. Katalysatoren verringern die benötigte Aktivierungsenergie.
  3. Katalysatoren gehen unverändert aus der Reaktion herraus.
Energiediagramm einer Reaktion
Trotzdem nimmt der Katalysator an der Reaktion teil, aber am Ende der Reaktion ist dieser unverändert. Somit kann ein Katalysator immer wieder verwendet werden.

Beispiele von Katalysatoren

Verbrennung von Zucker

Dieses Experiment kannst du auch einfach Zuhause machen!
Dafür brauchst du nur zwei Zuckerwürfel, ein Feuerzeug und etwas Asche (hierfür kannst du beispielsweise etwas Papier in einer Schale verbrennen).
Denke daran immer eine Aufsichtsperson hinzuzuziehen wenn du mit Feuer arbeitest!
Versuch: Probiere zuerst mit dem Feuerzeug einen der Zuckerwürfel anzuzünden.
Notiere deine Beobachtung.
Reibe den anderen Zuckerwürfel mit etwas Asche ein und versuche erneut ihn anzuzünden. Notiere deine Beobachtung.
Beobachtung: Der normale Zuckerwürfel brennt nicht, sondern karamellisiert nur etwas. Nachdem der Zuckerwürfel jedoch mit Asche eingerieben wurde fängt er schnell an zu brennen.
Erklärung: Zucker brennt nicht, wenn man ein Feuerzeug daran hält, da sehr viel mehr Energie benötigt wird um ihn zu entzünden.
Die Asche wirkt als Katalysator, sie setzt die Aktivierungsenergie runter, wodurch der Zucker feuer fangen kann.

Biokatalysatoren

Biokatalysatoren sind Katalysatoren welche Reaktionen in unserem Körper schneller ablaufen lassen. Meistens handelt es sich bei Biokatalysatoren um Enzyme.
Enzyme sind zum Beispiel in unserem Speichel enthalten, um genau zu sein das Enzym Amylase. Dieses Enzym spaltet Stärke, während wir Nahrung im Mund mechanisch zerkleinern.
Auch hier kannst du Zuhause ein kleines Experiment machen. Dafür brauchst du nur etwas Weißbrot.
Versuch: Nimm ein Stück Weißbrot in den Mund und kaue möglichst lange darauf herum. Notiere deine Beobachtung.
Beobachtung: Nach einer Weile beginnt das Brot süß zu schmecken.
Erklärung: Amylose spaltet Stärke in seine Grundbestandteile auf, dabei handelt es sich um Glucose, also Zucker. Desto länger man Weißbrot also im Mund kaut, desto mehr der Stärke wird von Enzymen zu Zucker gespalten. Das Brot beginnt also süß zu schmecken.
Das Enzym Amylase aus menschlichem Speichel in Cartoon-Darstellung.

Katalysatoren im Auto

Katalysatoren werden auch im Auto verwendet. Hier sorgen sie dafür, das die giftigen Abgase Kohlenstoffmonoxid (COCO), Stickoxide (NONO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (CnHmC_nH_m) umgewandelt werden in das weniger schädliche Kohlenstoffdioxid (CO2CO_2), Stickstoff (N2N_2) und Wasser (H2OH_2O).
Im Autokatalysator finden drei verschiedene Reaktionsgleichungen statt.
2 CO + O2  2CO2\displaystyle 2\ CO\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 2CO_2
CO+2 NO  2 CO2+N2\displaystyle CO+2\ NO\ \longrightarrow\ 2\ CO_2+N_2
CnHm + O2  CO2  + H2O\displaystyle C_nH_m\ +\ O_2\ \longrightarrow\ CO_{2\ }\ +\ H_2O
Jede dieser Reaktionen ist nur durch den Katalysator möglich.
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