Physikalische Chemie - Al-Shamery

Katalysatoren: Heiratsvermittler in chemischen Reaktionen

Über zwei Drittel der Verfahren zur Herstellung von Basis- und Feinchemikalien sowie die meisten biologischen Reaktionen verlaufen unter Einsatz von Katalysatoren (in biologischen Systemen "Biokatalysatoren" oder "Enzyme" genannt). Dies sind Substanzen, die in einer chemischen Reaktion nicht verbraucht werden, aber quasi als Geburtshelfer für die Bildung neuer Moleküle dienen (das entsprechende chinesische Schriftzeichen für Katalysator wurde daher auch von den Zeichen für das Wort "Heiratsvermittler" abgeleitet). Die Wechselwirkung des Moleküls mit dem Katalysator lockert die Bindung innerhalb des Moleküls, die gebrochen werden soll, um ein neues Molekül zu erzeugen. Auf diese Weise kann nicht nur eine hohe Selektivität, in vielen Fällen von nahezu 100%, erhalten werden, sondern es wird erheblich Energie gespart, die immer für einen Bindungsbruch aufgewendet werden muss. Somit leisten Katalysatoren einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Erzeugung von Chemikalien, aber auch zu deren Abbau, je nach Anwendung. In heterogenen Katalysatoren erfolgen diese Reaktionen an Grenzflächen zwischen zwei Phasen (z.B. einem Gas und einer festen Oberfläche oder zwischen einer Flüssigkeit und einer festen Oberfläche). Diese Katalysatoren werden gerade im Bereich zur Herstellung von Basischemikalien eingesetzt.

In der Forschung zur Funktionsweise und zur Optimierung von heterogenen Katalysatoren ist die deutsche Forschung weltweit führend. Allen voran steht das Fritz-Haber-Institut der Max-Planckgesellschaft in Berlin in der mehr grundlegenden Forschung und das Institut für Angewandte Chemie in Berlin auf der mehr angewandten Seite. Große Forschungsverbünde existieren ebenfalls in Süddeutschland. Aber auch an der Universität Oldenburg wird sowohl im Arbeitskreis von Frau Al-Shamery grundlegend, sowie in der Technischen Chemie eher angewandt geforscht. Wie ein Katalysator funktioniert, soll anhand des Autoabgaskatalysators anschaulich gemacht werden. Anschließend werden Beispiele von grundlegenden Untersuchungen im Arbeitskreis von Frau Al-Shamery diskutiert.

Ansgar Wille

 

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