උත්ප්රේරණය
(Catalysis). රසායනික ප්රතික්රියාවකට භාජනය වන ප්රතික්රියක ද්රව්යයන්ට අමතරව අන්ය වූ යෝග්ය ආගන්තුක ද්රව්යයක් යෙදීමෙන් එම ප්රතික්රියාවේ වේගය වෙනස් කළ හැකිය. මෙම සංසිද්ධිය උත්ප්රේරණය යනුවෙන් හැඳින්වේ. යොදනු ලබන ආගන්තුක ද්රව්යය උත්ප්රේරකය නමි.
රසායනික ප්රතික්රියාවක් සඳහා යොදනු ලබන උත්ප්රේරකය ප්රතික්රියාව අවසන් වූ විට ප්රමාණයෙන් වෙනස් නොවී ඉතිරි වේ. එහෙයින් සාමාන්ය වශයෙන් බලන කල, විශාල ප්රතික්රියාවක් කෙරෙහි බලපෑම සඳහා උත්ප්රේරකයකින් ස්වල්ප මාත්රයක් වුව ද සෑහේ. සමහර ප්රතික්රියාවන් සඳහා යොදනු ලබන උත්ප්රේරකයන්ගේ භෞතික ස්වභාවය වෙනස් වීමට ද පුළුවන. නිදසුනක් වශයෙන්, පොටෑසියම් ක්ලෝරේට් වියෝජනය වීමේ ප්රතික්රියාවේ දී උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් ක්රියාකරන මැංගනීස් ඩයොක්සයිඩ් කැටිති ප්රතික්රියාව අවසානයේ දී සියුම් කුඩු වශයෙන් ඉතිරිවීම දැක්විය හැකිය.
උත්ප්රේරකයක් රසායනික ප්රතික්රියා එකක හෝ වැඩි ගණනක වේගය වෙනස් කරයි. එය වේගය වර්ධනය වීමක් හෝ මර්දනය වීමක් හෝ විය හැකිය. ප්රතිවර්ත්ය ප්රතික්රියාවක් සඳහා යොදනු ලබන උත්ප්රේරකය ඉදිරි ප්රතික්රියාවට මෙන් ම ආපසු ප්රතික්රියාවට ද උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් ක්රියා කරයි. මේ නිසා එම ප්රතික්රියා දෙකෙහි ම උත්ප්රේරකය එකක් ම වේ. එහෙත් එක් ප්රතික්රියාවකට උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් ක්රියා කරන ද්රව්යය වෙනත් ප්රතික්රියාවක් උත්ප්රේරණය නොකරන්නක් විය හැකිය. එහෙයින් ඒ ඒ ප්රතික්රියා සඳහා යොදනු ලබන හැම උත්ප්රේරකයක ම විශේෂත්වයක් තිබේ.
උත්ප්රේරකයක් නිසා ප්රතික්රියාවක වේගය වර්ධනය වේ නම් එය ධන උත්ප්රේරකයකි. නිදසුනක් වශයෙන්, ඔක්සිජන් හා හයිඩ්රජන් අතර ප්රතික්රියාව ගනිමු. සාමාන්ය උෂ්ණත්වයේ දී ඔක්සිජන් හා හයිඩ්රජන් සැලකිය යුතු ප්රමාණයකින් ප්රතික්රියා නොකෙරේ. එහෙත් මෙම වායුමිශ්රණයට ප්ලැටිනම් කුඩු ස්වල්පයක් එකතු කළහොත් එම ප්රතික්රියාව වඩා වේගයෙන් සිදු වී ජලවාෂ්ප ඇති වේ. මෙහි දී ප්ලැටිනම් කුඩු ප්රතික්රියාවේ වේගය වර්ධනය කරන හෙයින් එය ධන උත්ප්රේරකයකි.
සමහර උත්ප්රේරක ප්රතික්රියාවක් සිදු වන වේගය මර්දනය කරයි. මීට නිදසුනක් වශයෙන් හයිඩ්රජන් පෙරොක්සයිඩ් වියෝජනය වීම නිෂේධනය කරනු වස් ග්ලිසරෝල් යෙදීම ගත හැකිය. ග්ලිසරෝල් ප්රතික්රියාවේ වේගය මර්දනය කරන හෙයින් එය ඍණ උත්ප්රේරකයකි.
සමතුලිතතාවෙහි පවතින ප්රතිවර්ත්ය ප්රතික්රියාවකට උත්ප්රේරකයක් එකතු කිරීමෙන් එම ප්රතික්රියාවේ සමතුලිතතාවේ වෙනසක් ඇති නොවේ. සමතුලිත තත්වය යටතේ ඉදිරි ප්රතික්රියාවක වේගය කෙරෙහි උත්ප්රේරකයක් යම්කිසි ප්රමාණයකින් බලපායි ද, ඊට අනුරූප වන ආපසු ප්රතික්රියාවේ වේගය කෙරෙහිත් එය ඒ ප්රමාණයෙන් ම බලපායි. එහෙයින් උත්ප්රේරකය නිසා ප්රතික්රියාවේ සමතුලිතතා නියතයේ අගය ද වෙනස් නොවේ. එහෙත් අවසාන සමතුලිත තත්වයට ප්රතික්රියාව එළඹෙන වේගය වැඩිකිරීමට උත්ප්රේරකයට පිළිවන. නිදසුනක් වශයෙන් N2+3H2 == 2 NH3 ප්රතික්රියාව ගනිමු. මෙහි දී උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් යෙදෙන යකඩ හයිඩ්රජන් හා නයිට්රජන් සංයෝජනය වී ඇමෝනියා දීම ත්වරණය කරනු පමණක් නොව, හයිඩ්රජන් හා නයිට්රජන් සාදමින් ඇමෝනියාවල වියෝජනය වීමත් එමෙන් ම ත්වරණය කරයි. එහෙයින් හයිඩ්රජනීකරණ උත්ප්රේරක හයිඩ්රජන්හරණ උත්ප්රේරකයන් ලෙසත් කාර්යක්ෂම ලෙස ක්රියා කරයි.
වැඩි උත්ප්රේරක ශක්තියක් නොමැති ඇතැම් ද්රව්ය උත්ප්රේරකයකට එකතු කළ විට උත්ප්රේරකයේ ක්රියාකාරිත්වය වැඩි කෙරේ. මෙවැනි ද්රව්යයන්ට වර්ධක (promoters) යයි කියනු ලැබේ. පමිස් මත තැන්පත් කරන ලද නිකල් උත්ප්රේරකයකට 0.5% වැනි සුළු ප්රමාණයක් තෝරියම් යෙදීමෙන්, කාබන්ඩයොක්සයිඩ් හා හයිඩ්රජන් ප්රතික්රියා වී මීතේන් දීමේ ප්රතික්රියාව දස ගුණයකින් වර්ධනය වීම නිදසුනක් වශයෙන් දැක්විය හැකිය. මෙහි දී තෝරියම් වර්ධකයක් වශයෙන් ක්රියා කරයි. ඇතැම් ද්රව්යයන්ගෙන් ඉතා කුඩා ප්රමාණයක් එකතු කිරීමෙන් බොහෝ උත්ප්රේරකයන්හි උත්ප්රේරක ශක්තිය අහෝසි වේ. මෙවැනි ද්රව්ය උත්ප්රේරක විෂ වශයෙන් හැඳින්වේ. උත්ප්රේරකයේ ඇති අපද්රව්ය බොහෝ විට උත්ප්රේරක විෂ වශයෙන් ක්රියා කරයි. උත්ප්රේරක විෂ වීම තාවකාලික වූ හෝ ස්ථිර වූ හෝ එකක් විය හැකිය. ඇමෝනියා සංශ්ලේෂණයේ දී ජල වාෂ්ප හෝ හයිඩ්රජන් සල්පයිඩ් ඉතා සුළු වශයෙන් තිබීමෙන් යකඩ උත්ප්රේරකයේ බලපෑම අහෝසි වේ. වායු මිශ්රණය හොඳින් වියළා ගැනීමෙන් ජලවාෂ්ප නිසා උත්ප්රේරකය විෂවීම වළකාලිය හැකිය. මෙහි දී ජලවාෂ්ප නිසා ඇතිවන යකඩ ඔක්සයිඩය ස්ථායී වන්නේ ජලවාෂ්ප සාන්ද්රත්වය යම් ප්රමාණයකින් ඇති විට පමණක් හෙයින් වායුව වියළීමෙන් උත්ප්රේරකය ප්රකෘති තත්වයට පත් වේ. එහෙයින් මෙම අවස්ථාවේ දී උත්ප්රේරකය විෂවීම තාවකාලිකය. එහෙත් හයිඩ්රජන් සල්පයිඩ් නිසා සෑදෙන යකඩ සල්පයිඩය ඉහත සඳහන් ප්රතික්රියාව කෙරෙන අවස්ථා යටතේ ස්ථායී හෙයින් උත්ප්රේරකය ප්රතික්රියා මිශ්රණයෙන් ඉවත් කිරීමෙන් මිස අන් ක්රමයකින් ප්රකෘතිමත් කළ නොහැකිය. එහෙයින් එය ස්ථායී විෂවීමකි. වාණිජ නිෂ්පාදනයන්හි දී උත්ප්රේරක විෂවීම වැළැක්වීම ඉතා වැදගති. හයිඩ්රජන් සයනයිඩ්, ආසීනියස් ඔක්සයිඩ් හා හයිඩ්රජන් සල්පයිඩ් බොහෝ විට උත්ප්රේරක විෂ වශයෙන් ක්රියා කරයි.
ඇතැම් අවස්ථාවන්හි දී උත්ප්රේරකයකට රසායනික ප්රතික්රියාවක් ආරම්භ කිරීම ද, ප්රතික්රියාවක් කිසියම් මාර්ගයක් කරා යොමු කිරීම හා නිර්ණය කිරීම ද කළ හැකිය. මීට නිදසුනක් වශයෙන් අයිසොප්රෝපිල් ඊතරවල ප්රතික්රියාව ගත හැකිය. උත්ප්රේරකයක් නොමැති විට අයිසොප්රෝපිල් ඊතර වියෝජනය වීම පහත සඳහන් ප්රතික්රියාවෙන් දැක්වේ.
(CH3)2 CHO CH (CH3)2→
3 CH4 + C0 + 1/2 C2 H4 + C
එහෙත් උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් ක්රියා කරන හැලජන් ඇති විට වෙනත් ඵලයකට තුඩු දෙන ප්රතික්රියාවක් සිදු වෙයි. එම ප්රතික්රියාව
හැලජන්
(CH3)2 CHO CH (CH3)2 →
C3 H8 + (CH3)2 C0
යන මෙයින් දැක්විය හැකිය. කීප ආකාරයකින් සිදු විය හැකි ප්රතික්රියා සඳහා එකිනෙකට වෙනස් උප්රේරකයන් යෙදීමෙන් වෙනස් වෙනස් ඵල ලබාගත හැකි වේ. උත්ප්රේරකයක් නොමැති විට එතනෝල් පහත සඳහන් ප්රතික්රියා දෙකට අනුරූපව වියෝජනය වේ.
(1) C2 H5 OH –> C2 H4 + H2 O
(2) C2 H5 OH –> CH3 OH + H2
එහෙත් උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් Y-ඇලුමිනා ඇත්නම් පළමු ප්රතික්රියාව සිදුවන අතර දෙවැන්න ඇනහිටී. උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් තඹ හෝ නිකල් ඇත්නම් දෙවැනි ප්රතික්රියාව සිදුවන අතර පළමු වැන්න ඇනහිටී. මෙලෙස ඇති විය හැකි ප්රතික්රියා කීපයකින් එකකට උත්ප්රේරකය ආධාර වන ප්රමාණයට වරණ ක්ෂමතාව (selectivity) උත්ප්රේරණය යයි කියනු ලැබේ. උත්ප්රේරණය කාබනික රසායන විද්යාවෙහි ඉතා වැදගත් අංගයක් වී ඇත්තේ ද වරණ ක්ෂමතාව නිසාය.
විෂ ද්රව්යයන්හි ද වරණ ක්ෂමතාවක් ඇත. හයිඩ්රජන්හරණ හා විජලන ප්රතික්රියා සඳහා උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් ක්රියා කරන තෝරියම් ඔක්සයිඩයට ක්ලොරොෆෝම් සවල්පයක් යෙදූවිට හයිඩ්රජනීකරණ ප්රතික්රියාවට එය විෂ උත්ප්රේරකයකි. එහෙත් එය විජලන ප්රතික්රියාව වර්ධනය කරයි. ක්ලොරොෆෝම්වල සාන්ද්රත්වය වැඩි කළහොත් ප්රතික්රියා දෙකට ම ක්ලොරොෆෝම් විෂ ද්රව්ය වේ.
සමහර අවස්ථාවල දී ප්රතික්රියාවෙන් ලැබෙන ඵලයක් ම එම ප්රතික්රියාව සඳහා උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් ක්රියා කරයි. මෙම සංසිද්ධිය ස්වයං උත්ප්රේරණය වශයෙන් හැඳින්වේ. නිදසුනක් වශයෙන් ඔක්සලික් අම්ලය හා පොටෑසියම් පර්මැංගනේට් (KMnO2) අතර ප්රතික්රියාව ගත හැකිය. ප්රතික්රියාව ආරම්භයේ දී යොදනු ලබන KMnO4 බිංදුවේ පවා ප්රතික්රියාවට ස්වල්ප වේලාවක් ගතවන නමුත් පසුව යොදනු ලබන KMnO4 සැණෙන් ප්රතික්රියා කරයි. මීට හේතුව වන්නේ ප්රතික්රියාවෙන් ලැබෙන ඵලයක් වන මැංගනීස් සල්පේටය (MnSO4) ප්රතික්රියාව සඳහා උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් ක්රියා කිරීමයි. ජලවිච්ඡේදනය වීමේ දී ලැබෙන ඵලයක් වන අම්ලයන් ප්රතික්රියාව සඳහා උත්ප්රේරකයක් වීම මීට තවත් නිදසුනකි.
සාමාන්ය ප්රතික්රියාවක් දාම ප්රතික්රියාවක් (chain reaction) බවට පරිවර්තනය කිරීමට ද දාම ප්රතික්රියාවේ යම් යම් අවස්ථාවල වේගය වර්ධනය කිරීමට ද දාමයන්හි දිග වෙනස් කිරීමට ද හැකියාවක් උත්ප්රේරකවලට ඇත. ප්රතික්රියාවකින් ලැබෙන ඵලය ප්රතික්රියක ද්රව්යයක් වශයෙන් ක්රියා කිරීමෙන් එක් ප්රතික්රියාවක දී ම ප්රතික්රියා රාශියක් සිදුවේ නම් එවැනි ප්රතික්රියා දාම ප්රතික්රියා යනුවෙන් හඳුන්වනු ලැබේ. නිදසුනක් වශයෙන් ඕසෝන් වියෝජනය වීමේ දී ක්රියාකාරී වන ක්ලෝරීන් උත්ප්රේරකය ගත හැකිය.
CI2 + 03 → Cl 0 + Cl 02
Cl 02 + 03 → Cl 03 + 02
Cl 03 + 03 → Cl 02 + 2 02
Cl 02 + Cl 03 → CI2 + 21/2 02
අවසාන ප්රතික්රියාව දාමය බිඳීමෙන් උත්ප්රේරකය ප්රකෘතිමත් කෙරේ.
උත්ප්රේරණය පිළිබඳ සිද්ධි පුළුල් වශයෙන් සමජාතීය උත්ප්රේරණය (homogeneous catalysis), විෂමජාතීය උත්ප්රේරණය (heterogeneous catalysis) යයි ද්විප්රකාර වේ.
ප්රතික්රියකයන්ගේ භෞතික ස්වරූපයෙහි (phase) ම උත්ප්රේරකය ද ඇත්නම් ඒ කාර්යාවලිය සමජාතීය උත්ප්රේරණයයි. මෙහි උත්ප්රේරකයත් ප්රතික්රියක මිශ්රණයත් පෘෂ්ඨයක් මගින් වෙන් කෙරී නැත. වායුමය ප්රතික්රියාවක දී වායුවක් ම උත්ප්රේරකයක් ලෙස ක්රියා කිරීම හා ද්රව මාධ්යක ප්රතික්රියාවක දී ද්රවයක් උත්ප්රේරකයක් ලෙස ක්රියා කිරීම මීට නිදසුනි. සමජාතීය උත්ප්රේරකයක් ප්රතික්රියකයන්හි අණුක ලෙස අපකිරණය වී තිබේ. ප්රතික්රියකයන්ගේ භෞතික ස්වරූපයට වෙනස් වූ ස්වරූපයක උත්ප්රේරකය ඇත් නම් ඒ කාර්යාවලිය විෂමජාතීය උත්ප්රේරණයයි. මෙහි උත්ප්රේරකය මායිම් පෘෂ්ඨ මගින් ප්රතික්රියක මිශ්රණයෙන් වෙන් කෙරී ඇත. උත්ප්රේරකය ඝන ද්රව්යයක් වන විට ප්රතික්රියක මිශ්රණය වාෂ්පමය හෝ ද්රවමය ස්වරූපයෙහි වූ ප්රතික්රියා මීට නිදසුනි.
විෂමජාතීය උත්ප්රේරණ ක්රියාවලියේ යන්ත්රණය
විෂමජාතීය උත්ප්රේරණ ක්රියාවලියේ දී ප්රතික්රියක ද්රව්යයන්ගේ අධික සාන්ද්රත්වයෙන් යුත් ‘ඝනීභූත’ ස්තරයක් උත්ප්රේරකය මත සෑදෙන බව ඝන උත්ප්රේරකයන්ගේ ක්රියාකාරිත්වය පිළිබඳ පැහැදිලිව ම පරීක්ෂණයන්ගේ ප්රතිඵලවලින් දැක්වේ.
මෙම සංසිද්ධිය අධිශෝෂණය යනුවෙන් හැඳින්වේ. අධිශෝෂණය භෞතික හා රසායනික වශයෙන් දෙපරිද්දකින් සිදු විය හැකිය.
භෞතික අධිශෝෂණය පහත දැක්වෙන ගුණයන් නිසා ලාක්ෂණිකත්වයක් දක්වයි.
1. අධිශෝෂණය උෂ්ණත්වයට ප්රතිලෝමව සමානුපාතික වේ.
2. පහසුවෙන් ද්රවීකරණය කළ හැකි වායු වැඩි අනුපාතයකින් අධිශෝෂණය වේ. මෙය ෆෞස්ට්ගේ නියමය (Faust’s law) නමින් හැඳින්වේ.
3. අධිශෝෂණ තාපයේ විශාලත්වය ද්රවීකරණයේ දී යෙදෙන තාපයට දළ වශයෙන් සමානවේ.
4. අධිශෝෂණය පහසුවෙන් සමතුලිත තත්වයට පත් වේ.
5. අධිශෝෂණය සඳහා යෙදෙන්නේ වැන් ඩර් වාල්ස් ආකාරයේ (van der Waals type) බන්ධන හෙයින් ඒවා දුර්වලය.
රසාධිශෝෂණය පහත සඳහන් ගුණයන්ගෙන් යුක්ත වේ.
1. උෂ්ණත්වයේ වෙනස්වීම සඳහා උපරිම අගයක් දක්වයි.
2. ෆෞස්ට්ගේ නියමයට එකඟ නොවේ.
3. සමතුලිත තත්වයට පත්වීම ඉතා හෙමින් සිදු වේ.
4. අධිශෝෂණ තාපය අධික වේ. මෙය රසායනික ප්රතික්රියාවක දී යෙදෙන තාපයට දළ වශයෙන් සමාන වේ.
5. අධිශෝෂණය සඳහා යෙදෙන බන්ධන රසායනික බන්ධනයන්ට සමානකම් දක්වයි.
උත්ප්රේරකයක ක්රියාකාරිත්වය රඳා පවත්නේ රසාධිශෝෂණය මතයි. තව ද අධිශෝෂණය සාමාන්යයෙන් සිදුවන්නේ එක් අණුක තට්ටුවක ගණකමටය. එහෙයින් විෂමජාතීය උත්ප්රේරකයන්ගේ ක්රියාකාරිත්වය පහත සඳහන් අවස්ථා තුනෙන් සිදු වේ.
1. උත්ප්රේරක පෘෂ්ඨය මත ඇති ක්රියාකාරී න්යෂ්ටි මගින් ප්රතික්රියක ද්රව්යයන් රසාධිශෝෂණය කිරීම;
2. ප්රතික්රියක ද්රව්ය ප්රතික්රියා වීමෙන් ඵලය සෑදීම;
3. සෑදෙන ඵලය පෘෂ්ඨය මතින් ඉවත් වී, නව ප්රතික්රියක අණු සඳහා ඉඩ සලසා දීම.
එහෙයින් සම්පූර්ණ ප්රතික්රියාවේ වේගය පාලනය කරනු ලබන්නේ මෙම අවස්ථා තුනෙන් ඉතා අඩු වේගයකින් සිදුවන අවස්ථාව මගිනි. තවද රසායනික ප්රතික්රියාවෙහි දී ඉවත් වන තාපය සන්නයනය කිරීමට ද උත්ප්රේරක පෘෂ්ඨය උපකාරී වේ. විෂම ජාතීය උත්ප්රේරකයන්ගේ ක්රියාකාරිත්වය කාලයත් සමඟ හීන වීම ද, ස්ඵටික ස්වභාවය වෙනස් වීම ද විෂ ද්රව්ය ඉතා අල්ප ප්රමාණයක් වුව ද උත්ප්රේරකයේ ක්රියාකාරිත්වය ඇනහිටවීමට සමත් වීම ද උත්ප්රේරකවල වරණ ක්ෂමතාව ද මෙම උත්ප්රේරක ක්රියාවලිය සනාථ කරයි.
සමජාතීය උත්ප්රේරණ ක්රියාවලියේ යන්ත්රණය
ආන්තර සංයෝග සෑදීම පදනම් කොට බොහෝ සමජාතීය උත්ප්රේරකයන්ගේ ක්රියාකාරිත්වය පහදාලිය හැකිය. මෙහි දී A හා Bහි ප්රතික්රියාවෙන් AB සංයෝගයක් සාදන ප්රතික්රියාවට උත්ප්රේරකයක් වශයෙන් x ක්රියා කරන්නේ යයි සිතමු. එවිට A ප්රතික්රියකය x සමග ප්රතික්රියා වී Ax ආන්තර සංයෝගය සෑදේ. ඉන්පසු Ax නැවත B සමග ප්රතික්රියා වීමෙන් AB සෑදෙන අතර x නිදහස් වේ. එහෙයින් පියවර දෙකකින් යුත් මේ ප්රතික්රියාව අවසාන වන විට x උත්ප්රේරකය නැවත යථාතත්වයට පත් වෙයි.
වායුස්වරූපයෙහි වූ සමජාතීය උත්ප්රේරකයක් ආන්තර සංයෝග සෑදීම නිසා ඵල ගෙනදීමට නිදසුනක් වශයෙන් බ්රෝමීන් උත්ප්රේරකය නිසා නයිට්රික් ඔක්සයිඩය හා ක්ලෝරීන් ප්රතික්රියාවීමෙන් නයිට්රොසයිල් ක්ලෝරයිඩ් දීම දැක්විය හැකිය.
2 NO + Br2 → 2 NOBr
ප්රතික්රියකය උත්ප්රේරකය ආන්තර සංයෝගය
2 NOBr + CI2 → 2 N0Cl + Br2
ද්රව ස්වරූපයෙහි වූ සමජාතීය උත්ප්රේරකයන්හි දී, ආන්තර සංයෝග නිර්මාණයෙහි මූලිකව ක්රියාකරන්නේ උත්ප්රේරකයන්ගෙන් ප්රෝටෝනයක් ප්රතික්රියකයට දීම හෝ ප්රතික්රියකයෙන් ප්රෝටෝනයක් උත්ප්රේරකය ලබාගැනීම හෝ වේ.
උත්ප්රේරකයෙන් ප්රතික්රියකයට ප්රෝටෝනයක් මාරුවීම අම්ල උත්ප්රේරණය වශයෙන් ද, ප්රතික්රියකයෙන් උත්ප්රේරකයට ප්රෝටෝනයක් මාරුවීම භස්ම උත්ප්රේරණය වශයෙන් ද හැඳින්වේ. ප්රතික්රියකය ප්රෝටෝනයක් ගැනීම හෝ දීම නිසා සෑදෙන අස්ථායී ආන්තරික සංයෝගය බිඳීමෙන් ඵලය ලැබේ. ආන්තරික සංයෝගය බිඳීම, සෑදීමේ වේගයට වඩා වැඩි නම් සම්පූර්ණ ප්රතික්රියාවේ වේගය රඳා පවත්නේ ආන්තරික සංයෝගය සෑදීමේ වේගය මතයි. මෙය වාන්ට් හොෆ් ආකාරය (van’t Hoff type) නමි. අනෙක් අතට ආන්තරික සංයෝගය සෑදීම, බිඳීමේ වේගයට වැඩි නම් සම්පූර්ණ ප්රතික්රියාවේ වේගය රඳා පවත්නේ ආන්තරික සංයෝගය බිඳීමේ වේගය මතය. මෙය ආහීනියස් ආකාරයයි (Arrhenius type). අයිසො බියුටලීන්වලින් 2. 4. 4 ට්රයිමිතයිල් -1- පෙන්ටීන් හා 2. 4. 4 ට්රයිමීතයිල් -2- පෙන්ටීන් දීම නිදසුන් වශයෙන් ගත හැකිය.
H
|
(CH3 )2 C = C + H+ ¬
|
H
මෙහි දී ප්රෝටෝනය නැවත නිදහස් වන හෙයින් එය උත්ප්රේරකයයි.
රසායනික ප්රතික්රියාවක් මත පීඩනයේ හා උෂ්ණත්වයේ බලපෑම ල ෂටෙල්යේ (Le Chatelier)ගේ මූලධර්මයෙන් පැවසේ. එහෙත් ප්රායෝගික නිෂ්පාදනවල දී ල ෂටෙල්යේගේ මූලධර්මය යොදාගැනීමෙන්, උපරිම ඵලයක් ලබාගැනීම සඳහා පමණක් ම සැලකිල්ල යොමු කරන ලද නම්, ඵලය ලබාගැනීම සඳහා වැය වන කාලය අධික විය හැකිය. එහෙත් නිෂ්පාදකයා බලාපොරොත්තු වන්නේ අඩු වියදමින් වැඩි ඵලයක් අඩු කාලයක දී ලබාගැනීමයි. එහෙයින් මෙවැනි අවස්ථාවන්හි දී, ල ෂටෙල්යේගේ මූලධර්මයට පටහැණිව පීඩනය හා උෂ්ණත්වය යොදනු ලබන අතර උත්ප්රේරකයක් ද ඊට අමතරව යොදනු ලැබේ. එහෙයින් වාණිජ නිෂ්පාදනයෙහි විශිෂ්ට ස්ථානයක් උත්ප්රේරකයට ලැබේ.
ප්රතික්රියක මිශ්රණයක යොදා ගනු ලැබීමට පෙර බොහෝ උත්ප්රේරකයන්ට වාහකයක් (carrier) යෙදීම අවශ්ය වේ. වාහකයක් යනු උත්ප්රේරකය දරාසිටීම සඳහා යෙදෙන මාධ්යයයි. වාහකයක් යෙදීම නිසා උත්ප්රේරකය ප්රතික්රියක මිශ්රණයෙහි වඩා හොඳට විහිදී යන අතර ක්ෂේත්රඵලය ද වර්ධනය කරයි. කීසල්ගුර්, පමීස්, පිඟන්මැටි, සිලිකා ජෙල්, ඇස්බෙස්ටොස්, ඇලුමිනා, සිලිකේට්, කෙයොලින්, බෝක්සයිට්, බේරියම් සල්පේට් යනාදිය උත්ප්රේරක වාහකයන් වශයෙන් බහුලව භාවිත වේ.
උත්ප්රේරක නිෂ්පාදනය වාණිජ කර්මාන්තයන්හි ඉතා වැදගත්ය. සාමාන්යයෙන් උත්ප්රේරකයන් නිපදවීමේ ක්රම අනුව පහත සඳහන් ආකාරයට උත්ප්රේරක බෙදිය හැකිය.
1. ස්වාභාවික උත්ප්රේරක
මැටි වර්ග හා බෝක්සයිට් වැනි ද්රව්ය මීට නිදසුනි. මෙම උත්ප්රේරක රසායනික හා භෞතික ක්රම උපයෝගී කොට ගෙන හොඳින් ශුද්ධ කළ යුතුය.
2. ජ්වලන උත්ප්රේරක
තාපයෙන් වියෝජනය කළ හැකි රසායනික සංයෝග ජ්වලනය කිරීමෙන් මේවා නිපදවනු ලැබේ. ලෝහමය නයිට්රේට, පෝමේට, ඔකසලේට, ඇසිටේට, ක්රෝමේට, මොලිබ්ඩේට, මැංගනේට හා වැනඩේට වැනි ද්රව්ය ජ්වලනය සඳහා බහුලව යෙදෙන සංයෝග වේ.
3. ආහිත (impregnated) හා ජ්වලන උත්ප්රේරක මෙම උත්ප්රේරක නිෂ්පාදනයේ දී උත්ප්රේරක ද්රව්යයේ ලවණයක් උත්ප්රේරක වාහකයක් සමග හොඳින් මිශ්ර කොට, රත් කරන ලද වායු ධාරාවක ඔක්සිහරණය කරනු ලැබේ.
4. අවක්ෂේපිත උත්ප්රේරක
මෙහි දී උත්ප්රේරකයේ ලවණයන් ද්රාවණයන්හි දී අවක්ෂේප කොට පිරිසිදු කිරීමෙන් උත්ප්රේරකය ලැබේ.
5. සැකිලි උත්ප්රේරක
මිශ්ර ලෝහයක සංඝටකයන්ගෙන් අනවශ්ය ලෝහ දිය කර හැරීමෙන් මෙම උත්ප්රේරක නිපදවනු ලැබේ. මෙම උත්ප්රේරක නිපදවීමේ ක්රමය සොයාගන්නා ලද්දේ රේනි (Raney) නමැත්තාය. රේනි නිකල් මෙවැනි උත්ප්රේරකයකට නිදසුනකි.
එන්සයිම (බ.) නමින් හැඳින්වෙන බොහෝ ඓන්ද්රීය උත්ප්රේරක ශාක හා සත්ව ජීවීන් කෙරෙහි ඇත. ජීවීන් තුළ සිදුවන කායික ප්රතික්රියාවන්ගේ වේගය මේ එන්සයිම මගින් වැඩි කෙරේ. ශාකයන්ගේ හා සත්වයන්ගේ සෛල මගින් එන්සයිම නිපැදවේ.
හයිඩ්රජනීකරණය, හයිඩ්රජන්හරණය, ඔක්සිකරණය, විජලනය හා අම්ල උත්ප්රේරණය වාණිජ වශයෙන් බොහෝසෙයින් යෙදෙන උත්ප්රේරක ප්රතික්රියාවෝයි. පහත සඳහන් උත්ප්රේරක ඒ සඳහා බහුලව යෙදේ.
1. හයිඩ්රජනීකරණය සඳහා - ලෝහමය නිකල්, යකඩ, කොබෝල්ට්, ප්ලැටිනම්, පැලේඩියම් හා තඹ ද ඔක්සයිඩයන් වශයෙන් ඇති තඹ, තුත්තනාගම් හා ක්රෝමියම් ද මොලිබ්ඩිනම්වල සල්පයිඩ ද යෙදේ.
2. හයිඩ්රජන්හරණය සඳහා - ලෝහමය තඹ, ප්ලැටිනම් හා පැලේඩියම් ද ඔක්සිජන් සංයෝග වශයෙන් ඇලුමිනියම්, මැග්නීසියම්, තුත්තනාගම්, ක්රෝමියම් හා මොලිබ්ඩිනම් ද සල්පයිඩ වශයෙන් නිකල්, මොලිබ්ඩිනම් හා ටංස්ටන් ද ගත හැකිය.
3. ඔක්සිකරණය සඳහා - ලෝහමය ප්ලැටිනම් හා රිදී ද ඔක්සිජන් සංයෝග වශයෙන් චැනේඩියම්, රිදී, තඹ හා ක්රෝමියම් ද යෙදේ.
4. විජලනය සඳහා - ඇලුමිනා, සාන්ද්ර සල්පියුරික් අම්ලය හා පොස්පොරික් අම්ලය යෙදේ.
5. අම්ල උත්ප්රේරණය සඳහා - අජල ඇලුමිනියම් ක්ලෝරයිඩ හෝ බ්රෝමයිඩ, බෝරෝන් ප්ලුවොරයිඩ්, සාන්ද්ර සල්පියුරික් අම්ලය, පොස්පොරික් අම්ලය හා අජල හයිඩ්රජන් ප්ලුවොරයිඩ් යෙදේ.
හාබර් (Haber) ක්රමයෙන් (1913) ඇමෝනියා සංශ්ලේෂණය කර ගැනීම උත්ප්රේරණය පිළිබඳ ඉතිහාසයේ ඉතා වැදගත් සිද්ධියක් විය. මේ හේතුකොටගෙන වායුගෝලයේ ඇති නයිට්රජන් උපයෝගී කොටගෙන ඇමෝනියා නිපදවීම ද, ඇමෝනියා නයිට්රික් අම්ලයට හැරවීම ද කළ හැකි විය. නයිට්රික් අම්ලය ස්ඵෝටක නිෂ්පාදනයේ දී හා රසායනික පොහොර නිෂ්පාදනයේ දී අත්යවශ්ය ද්රව්යයකි. මේ සඳහා අවශ්ය අමුද්රව්යය වූ නයිට්රේට 1913ට පෙර ලබාගන්නා ලද්දේ චිලී රටේ පිහිටි ලවණ නිධිවලිනි. එහෙත් පළමුවැනි ලෝක සංග්රාමයේ දී ජර්මනියට නයිට්රේටයන් ආනයනය කිරීම වැළකිණ. එහෙත් මේ පාඩුව ද මකා ගෙන බොහෝ කලක් සටන්කිරීමට ජර්මනියට ඉඩ ලැබුණේ හාබර් ක්රමය අනුව උත්ප්රේරක යොදා ඇමෝනියා නිපදවීම නිසායි.
(සංස්කරණය: 1970)
