Einleitung

• Stellung des Themas "Katalyse" im Unterricht

Vorneweg

• Wovon die Reaktionsgeschwindigkeit abhängt

• Warum verbrennen kleine Holzscheite schneller als große? - Chemische Reaktionen an Grenzflächen

• Wie vergrößert sich die Oberfläche eines Würfels, wenn man ihn in immer kleinere Würfel zerteilt?

• Brennt Eisen?

• Viele Reaktionssysteme wollen einfach nicht reagieren

Kurzlehrgang zur Katalyse

• Merksatz: Was ist ein Katalysator?

• Wie ein Katalysator wirkt - Eine einfache Einführung

• Ein Überblick: Die Prinzipien der Katalyse in Thesen

• Einfache Grundversuche zu den Inhalten der Chemie der Katalyse

Prinzipien der Katalyse

• Was sind mögliche Reaktionen?

• Katalyse und chemische Gleichgewichte

• Herabsetzung der Aktivierungsenergie

• Katalyse-Reaktionen haben einen kleinen Q₁₀-Wert

• Katalyse-Reaktionen sind Kreisprozesse

• Übergangsverbindungen der Katalysatoren

• Etwas Stöchiometrie: Auch bei komplizierten Katalysereaktionen rechnet sich der Katalysator heraus

• Reaktionsgeschwindigkeit und Konzentration des Katalysators

• Eine Reaktion - verschiedene Katalysatoren

• Katalysatoren machen Reaktionslenkung möglich

• Vergiftung von Katalysatoren

• Homogene und Heterogene Katalysen - ein Überblick

• Feinmechanismen der Katalysereaktionen

Homogene Katalysen

• Feinmechanismen der homogenen Katalyse

• Säurekatalysen. Der Feinmechanismus der katalysierten Estersynthese bzw. Esterspaltung; Verseifung

• Der Mechanismus der katalysierten hydrolytischen Spaltung von Mehrfachzuckern

• Homogene Katalysen im Gasraum: Die Entstehung von Fotosmog

• Katalytische Ozonzerstörung in der Stratosphäre

Heterogene Katalysen

• Reaktionsgeschwindigkeit und Oberfläche bei heterogenen Katalysatoren

• Feinmechanismen der heterogenen Katalyse

• Heterogene Redox-Katalysereaktionen

• Heterogene Säure-Base-Katalysatoren

• Die heterogene Katalysewirkung ist anisotrop

• Die katalytische Zersetzung von Chlorat

• Oxidation von Aceton- oder Methanoldampf an Metall

Autokatalysen

• Autokatalysen sind nicht nur für die Entstehung von Leben wichtig

• Oszillierende Reaktionen

• Autokatalyse bei der fotografischen Entwicklung

Beobachtbare aktive Übergangskomplexe

• Chromat-Katalyse bei der Zerlegung von Wasserstoffperoxid

• Zwischenkomplexbildung bei der katalytischen Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Eisen(III)-salzen

• Katalytische Wirkung von Cobaltsalzen

• Blue Bottle (Blaues Wunder)

Enzymkatalysen

• Ohne Enzyme keine Lebewesen

• Enzyme - ein Überblick

• Warum sind Enzyme so hochwirksame Katalysatoren?

• Verschiedene Wege zur Hydrolyse von Stärke

• Verschiedene Wege zur Hydrolyse von Proteinen

• Substratspezifität der Enzyme

• Reaktionsspezifität der Enzyme

• Milieuspezifität der Enzyme

• Der pH-Wert bestimmt die Aktivität von Enzymen

• Hemmung und Vergiftung von Enzymen

• Allosterische Regulation

• Feinmechanismen der Enzymreaktionen

• Folgereaktionen mit vorgelagertem Gleichgewicht: Die Michaelis-Menten-Gleichung für Enzymreaktionen

• Mathematisch betrachtet ist die Michaelis-Menten-Gleichung eine Hyperbel

• Linearisierung der Michaelis-Menten-Gleichung: Das doppelt reziproke Lineweaver-Burk-Diagramm

• Die Geschichte der Michaelis-Menten-Gleichung

• Woher die Energie für die enzymatischen Reaktionen stammt

Quantitative Enzymkinetik in der Praxis

• Reaktionskinetische Analyse der Urease-Reaktion

Einige Enzyme genau betrachtet

• Urease für Experten

• Spezifitäten der Urease

• Die Katalase-Reaktion

• Der Reaktionsmechanismus der Alkoholdehydrogenase (ADH)

• Der Katalysemechanismus des Chymotrypsins

Katalyse in der Technik

• Sodaherstellung nach Solvay

• Friedel-Crafts-Reaktionen

• Katalytische Oxidation von Schwefeldioxid

• Aus der Geschichte der Chemie: Von den Vitriolen zur Schwefelsäure (von H. Schönemann)

• Ammoniaksynthese und Ammoniakverbrennung

• Phasentransferkatalyse (PTC)

• Sterische Präzision durch Ziegler-Natta-Katalysatoren

Katalyse in der Elektrochemie

• Lokalelemente beruhen auf Katalysereaktionen

• Korrosion - ein Beispiel für positive und negative Katalyse

• Wie Kupferchlorid die Säure-Korrosion von Aluminium katalysiert

• Redox-Katalysereaktionen an Elektroden sind die Grundlagen von Brennstoffzellen

• Was läuft bei der Elektrolyse von Schwefelsäure eigentlich ab?

Schadstoffarme und abfallarme Synthesen mit Ionenaustauschern

• Ionenaustauscher verfügen über katalytische Fähigkeiten

• Veresterung ohne Schwefelsäureabfall

• Hydrolyse von Stärke ohne Mineralsäure

• Spaltung von Saccharose - ohne Enzyme und trotzdem schonend

Katalytische Umwelttechnologien

• Katalyse und Umwelt

• Entstickung - ein Beitrag zur Luftreinhaltung

• Grundlagen zur Abgasentschwefelung

• Braunstein spaltet Peroxide und Ozon

• Chemisorption: Aktivkohle ist auch katalytisch wirksam

Katalytische Methoden in der chemischen Analytik

• Katalytische Methoden in der chemischen Analytik

• Nachweis von Alkohol in Blut und Atemluft

• Wöhlers Harnstoff und die Enzymdiagnostik

Komplexe Katalysen

Exemplarische Biochemische Reaktionszyklen für Experten

• Der Citronensäurezyklus

Exemplarische Reaktionszyklen aus der Umweltchemie für Experten

• Fotosmog und bodennahe Ozonbildung

• Wie das Ozonloch entsteht

• Bedrohung durch Katalysereaktionen im Abfall

Nichtchemische Katalysen

• Der Bethe-Weizsäcker-Zyklus: Woher die Sonne ihre Energie bezieht

Historisch-Etymologisches zum Begriff "Katalysator"