求助！关于有催化剂参与的反应

Somnus荣小荣

老师您好，最近一直在做小分子参与的气相，液相的反应，例如SO3+H2O生成H2SO4这样的反应，在看文献的过程中有些疑问，就比如SO3+H2O生成H2SO4的反应，一般气像直接反应能垒较高，所以会考虑诸如H2O, HCOOH，等的催化作用，如果是HCOOH参与的的过程大概就是一个HCOOH上的H给SO3上的O，然后原本H2O上的H给HCOOH，这样反应结束HCOOH还是一个完整的分子。那还有一种情况可能是最初的HCOOH从头到尾不参与反应过程而是跟反应物以氢键的形式形成团簇从而降低TS的自由能，降低能垒。所以最近一直有个疑问，如果从催化剂的性质来看，催化剂本身的质量和性质都不能发生变化，那第一种情况其实是发生了H交换的过程，想请教一下老师，这样严格意义上说是否还可以称为催化剂？对于上述提到的催化剂参与的两种情况怎么看？多谢您啦！

liyuanhe211

根据IUPAC的定义，催化剂（catalyst）的充要条件是（1）使反应被加速（2）反应的标准Gibbs自由能变没有改变。所以（按照我个人的理解）是否有原子交换不影响其是否是催化剂的结论（除非原子被同位素标记，那样因为热力学同位素效应，标准Gibbs自由能发生了改变）。

这个定义其实是很机智的，例如可以用于考虑我们常说的“Lewis酸催化的Aldol反应”当Lewis酸相对于可配位基团的量大于1当量时，这个反应是否应该还被成为“Lewis酸'催化'”；再例如可用于区分溶剂组分在机理中出现时（如通过氢键、配位等作用促进反应）什么时候叫溶剂效应、什么时候叫溶剂分子催化，什么时候能叫“catalyzed by XXX”、什么时候只能用“accelerated by XXX”。

iuhgnor

liyuanhe211 发表于 2019-6-15 22:06
根据IUPAC的定义，催化剂（catalyst）的充要条件是（1）使反应被加速（2）反应的标准Gibbs自由能变没有改变 ...

请问，“反应的标准Gibbs自由能变没有改变”具体应该怎么理解？比如对于气相反应A→B，C可以与A结合成A-C，并降低反应的能垒，生成B-C。标准Gibbs自由能是G(B)-G(A)还是G(B-C)-G(A-C)呢？如果是前者，C应该算作催化剂对吗？

Somnus荣小荣

liyuanhe211 发表于 2019-6-15 22:06
根据IUPAC的定义，催化剂（catalyst）的充要条件是（1）使反应被加速（2）反应的标准Gibbs自由能变没有改变 ...

多谢老师的解答！