二、“慢性子”与“急脾气”
现在,你可能已经对催化剂和催化作用有一定的认识了。是的,催化剂就是那些能改变化学反应速度的物质。而催化剂所起的作用就称之为催化作用。在氮气和氢气合成氨的反应中,铁就是催化剂,能加快合成氨反应的速度。
生活中我们经常遇到这样的情况,有的人是急脾气,做起事来风风火火,恨不得一下子把全部事情都做完;有的人则是慢性子,做起事来慢条斯理,经常拖拖拉拉的。不过,当碰到的事情十万火急,已经“火烧眉毛”了,只怕慢性子也会变成急脾气。打个比方,我们可以把这个迫在眉睫的事情看作是一个“催化剂”,它使得原本那些做事“缓慢”的人变得“急速”起来,从而“加快”了办事的速度。危机关头,手无缚鸡之力的人也会变得勇猛异常,这也是一种“催化作用”吧。
催化剂在工业生产中的用途是极其广泛的。除了合成氨外,还有很多工业生产中也要用到催化剂,例如硫酸的生产。硫酸是一种极其重要的工业原料。生产硫酸中有一步重要的反应——二氧化硫氧化生成三氧化硫。二氧化硫氧化成三氧化硫后再用水吸收,就能得到硫酸。二氧化硫的氧化在硫酸工业上称为“催化氧化”,即在一种催化剂(五氧化二矾)的帮助下进行的氧化反应。可想而知,如果没有五氧化二矾的催化作用,那么二氧化硫的氧化将是很缓慢的;五氧化二矾的催化作用能大大提高二氧化硫氧化反应的速度,能在同样的时间里得到更多的三氧化硫,从而提高了单位时间内硫酸的产量。有趣的是,依靠催化剂生产得到的硫酸,其本身也是一种常用的催化剂。
不过,“急脾气”也不一定就比“慢性子”要好。生活中,“急脾气”往往容易心急慌忙,粗枝大叶。化学上也是一样的。有的时候,化学反应的速度太快了也不好。对于某些特定的反应,人们希望它进行得越慢越好,比如钢铁的生锈。钢铁容易生锈而被腐蚀,其实质是铁和空气中的氧气发生了复杂的化学反应。有些钢铁制品用不了多长时间就锈迹斑斑,不仅影响美观,而且会导致钢铁制品变得疏松,失去了原有的机械强度。为此,科学家们想了很多办法防止钢铁被腐蚀,常用的一种方法是加入缓蚀剂,减缓钢铁生锈的速度(注意,这里的作用不是“加快”化学反应的速度,而是“减缓”化学反应的速度)。又比如,橡胶制品在生活中应用很广,但橡胶制品容易老化,老化的橡胶失去了弹性而容易折断。在橡胶制品中加入一些防老化剂,可以减慢橡胶老化反应的速度,使橡胶制品更耐用。日常炒菜等使用的食用油,如果储存不当或放置比较长的时间,就容易发生“酸败”而颜色变深,变得混浊,并产生一种难闻的哈喇味。使用酸败的食用油炒菜,不仅味道变差、营养价值降低,食用后还可能引起恶心、呕吐、腹泻等症状,危害身体健康。如果在食用油里加入少量的没食子酸正丙酯,就可以有效地减缓“酸败”。在这里,没食子酸正丙酯是一种抑制剂,可以减慢油脂“酸败”反应的速度。像缓蚀剂、防老化剂、抑制剂这样一类的物质也属于催化剂,化学上将其称为“负催化剂”。
现在,我们提到的“催化剂”和“催化作用”,一般指的都是使化学反应速度加快;而对于那些使化学反应速度减小的“催化剂”,则通常用“阻化剂”等名称来替代。尤其是在现代大规模工业生产中,使用的催化剂基本上都是为增大反应速度的。
其实,不管是“加快”速度,还是“减缓”速度,都是催化剂的看家本领。如今,无处不在的催化剂融入了人们日常生产、生活的各个方面,成为我们不可缺少的好帮手。