Vì sao gọi chất xúc tác là hòn đá chỉ ra vàng của công nghiệp hoá học?

Chất xúc tác là những chất có thể làm thay đổi vận tốc của phản ứng hóa học, nhưng chất xúc tác lại không hề thay đổi (về chất cũng như lượng) sau khi phản ứng hóa học đã xảy ra.

Chất xúc tác có vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa học. Chất xúc tác có thể tăng tốc độ phản ứng hóa học lên nhiều lần, hàng chục lần, hàng trăm lần, nên rút ngắn được thời gian, nâng cao hiệu suất sản xuất. Ví dụ trong các nhà máy sản xuất phân đạm người ta thường dùng sắt làm chất xúc tác để tăng vận tốc phản ứng giữa nitơ và hydro qua tác dụng xúc tác bề mặt, nhờ đó nitơ và hydro trong hỗn hợp dễ tạo thành amoniac. Nếu không có chất xúc tác thì trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, phản ứng tổng hợp amoniac sẽ xảy ra với tốc độ rất chậm, không thể tiến hành sản xuất với lượng lớn.

Chất xúc tác còn có khả năng chọn lộ trình cho phản ứng hóa học. Chất xúc tác có thể giúp chọn các bước phản ứng phù hợp với con đường mà người ta đã thiết kế, phản ứng sẽ xảy ra theo con đường thuận lợi nhất cho quá trình sản xuất. Ví dụ khi dùng rượu ethyl làm nguyên liệu thì tuỳ thuộc việc chọn chất xúc tác và điều kiện phản ứng mà ta có thể nhận được các sản phẩm phản ứng khác nhau. Nếu chọn bạc làm chất xúc tác và đưa nhiệt độ lên đến 550°C, rượu ethyl sẽ biến thành acetaldehyde; nếu dùng nhôm oxyt làm xúc tác và ở nhiệt độ 350°C ta sẽ nhận được ethylene; nếu dùng hỗn hợp kẽm oxyt và crom (III) oxyt làm chất xúc tác và ở nhiệt độ 450°C ta sẽ thu được butylene; nếu dùng axit sulfuric đặc làm xúc tác và giữ nhiệt độ 130-140°C ta sẽ có ether ethyl. Từ đó có thể thấy chất xúc tác có vai trò rất to lớn trong sản xuất công nghiệp hóa học, và quả là ““hòn đá chỉ ra vàng”” trong ngành công nghiệp này.

Chất xúc tác quả đã mở rộng cánh cửa cho sản xuất hóa học. Trong không khí ở thành thị thường bị ô nhiễm do khí thải của ô tô, thành phần khí có hại trong khí thải chủ yếu là nitơ oxyt, monoxyt carbon và hydrocarbon thừa… Ngày nay các nhà khoa học đã tìm được chất xúc tác chế tạo thành thiết bị xúc tác gắn vào ống xả khí thải của ô tô. Khi khí xả ô tô qua thiết bị xúc tác sẽ được xử lý, các chất cháy còn dư sẽ bị oxy hóa biến thành carbon đioxyt và nước; nitơ oxyt biến thành khí nitơ. Còn như với các vết máu, vết mồ hôi làm hoen ố quần áo để lâu sẽ rất khó giặt sạch. Nếu thêm vào bột giặt một loại enzyme thì các vết máu, vết mồ hôi bám trên vải, không cần vò mạnh cũng tự phân giải và tự hoà tan vào nước. Loại enzyme thêm vào bột giặt chính là chất xúc tác sinh học.

Trong tự nhiên có nhiều loại enzyme sinh học có thể dùng năng lượng Mặt Trời phân giải nước thành hydro và oxy; biến carbon đioxyt và nước trong không khí thành các hợp chất chứa nước và carbon. Hydro chính là một trong các nguồn năng lượng sạch có hiệu suất cao. Mà năng lượng Mặt Trời và nước là nguồn gần như vô tận, nên nếu có thể dùng chất xúc tác để biến nước thành nhiên liệu hydro, hoặc biến nước và carbon đioxyt thành thức ăn gia súc, thậm chí thành thực phẩm cao cấp quả là một điều khó tưởng tượng hết hiệu quả. Nếu có thể dùng chất xúc tác sinh học làm được việc đó thì nó sẽ đem lại cho loài người nhiều lợi ích to lớn.