Techniklexikon

Katalysator

Als K. kann allgemein jeder Stoff bezeichnet werden, der einen chemischen Prozeß beschleunigt, verlangsamt oder in eine bestimmte Richtung lenkt, ohne daß er im Endprodukt in Erscheinung tritt. Beim Abgaskatalysator, kurz K. , für Benzinmotoren beschleunigen die Edelmetalle Platin und Rhodium (vorzugsweise) den Abbau der drei (daher Drei-Wege-K. ) Schadstoffe CO (Kohlenoxid) und HC (Kohlenwasserstoffe) (Organische Stoffe)) durch Oxidation und von NOx (Stickoxide) durch Reduktion bis auf Reste von rund 10%. Das Abgas strömt am Katalysatormaterial entlang, mit dem ein Röhrengerüst aus Keramik oder Stahl beschichtet ist. Das Benzin muß bleifrei sein, denn Blei zerstört die katalytische Wirkung der Metalle. Mageres Gemisch führt zu starker Beseitigung von CO und HC, NOx wird nur bei fetter Gemischbildung abgebaut. Die vor dem K. eingebaute Lambdasonde Lambda (k) ist die sog. Luftzahl bei Verbrennungsprozessen; X = 1 heißt stöchiometri-sches Verhältnis von Luft- zu Kraftstoffmenge und somit (theoretisch) vollkommene Verbrennung) sorgt für eine ständig wechselnde Gemischaufbereitung zur Erzielung bestmöglicher durchschnittlicher Emissionswerte. Biophysik, chemischer Stoff, welcher die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ändert, ohne im Endprodukt zu erscheinen (phänomenologische Definition nach W. Ostwald). Typischerweise verlaufen chemische Reaktionen über das Stadium eines instabilen, energetisch höher gelegenen Übergangszustandes der Reaktionsausgangsstoffe (siehe Abb.), von welchem der Zustand der Reaktionsprodukte schliesslich erreichbar ist. Der Energieaufwand zum Erreichen des Übergangszustandes, die Aktivierungsenergie E_A, wird durch die Anwesenheit des Katalysators im Übergangskomplex gesenkt. Ein Katalysator beeinflusst ausschliesslich die Reaktionsgeschwindigkeit. Er verändert nicht die Gleichgewichtslage der chemischen Reaktion, und er bringt auch keine Reaktionen in Gang, welche thermodynamisch nicht möglich sind (für die Enthalpie einer selbsttätigen Reaktion gilt die Bedingung DH < 0). Besonders wichtig sind Katalysatoren für die Lebenstätigkeit der Organismen (Enzyme, Proteine, RNS).

Katalysator: Energetischer Effekt eines Katalysators.