תגובה שמחכה
פחמן חד־חמצני הוא גז רעיל שכל מנוע בנזין מייצר. כשהוא מעורבב בחמצן הוא יכול היה להישרף לפחמן דו־חמצני לא מזיק ולשחרר הרבה אנרגיה, אבל בטמפרטורות רגילות שני הגזים יכולים לשהות יחד זמן רב מאוד כמעט בלי להגיב. המחסום ביניהם גבוה מדי: כדי שהתגובה תתחיל, התנגשות צריכה להתחיל לפרק את הקשר הכפול החזק שבמולקולת חמצן, וכמעט שום התנגשות בגז אינה חזקה מספיק לשם כך.
הממיר הקטליטי של מכונית פותר את הבעיה בעזרת ציפוי דק של מתכות יקרות כמו פלטינה על מבנה דמוי חלת דבש בתוך צינור הפליטה. אותם גזים שחולפים זה על פני זה באוויר בלי להשתנות מגיבים במהירות על המתכת.
איך המתכת עוזרת
צפו בלוח הפלטינה שבבקבוק. מולקולות שנוחתות עליו נדבקות אליו לזמן מה. מולקולת חמצן שנוחתת עליו מתפרקת לשני אטומים נפרדים, כי אטומי המתכת קושרים כל אטום חמצן חזק מספיק כדי לשבור את הקשר ביניהם. מולקולת פחמן חד־חמצני שנודדת על פני המשטח ופוגשת אחד מאטומי החמצן החופשיים האלה צריכה רק דחיפה קטנה כדי להתחבר אליו, ומולקולת פחמן דו־חמצני מתנתקת מהמשטח.
התגובה עברה במסלול אחר, שבנוי משלבים קלים יותר, והגבעה הגבוהה ביותר במסלול הזה נמוכה בהרבה. זה מה שזרז עושה: הוא מספק דרך עם אנרגיית שפעול נמוכה יותר. ומכיוון שהוא מחזיק את המולקולות במקומן על פני השטח שלו, הוא גם פותר את בעיית הכיוון: התנגשות כבר לא חייבת להגיע מהצד הנכון.
נסו: בחרו התנעה קרה וכבו את זרז פלטינה, ואז הדליקו אותו. אחר כך בחרו מנוע חם. השוו בין שני הקווים בעקומת האנרגיה: חלקן של המולקולות שמעל המחסום הנמוך יותר גדול פי כמה וכמה. בחרו פועל תחת הדגשת מולקולות אנרגטיות כדי להאיר את המולקולות שיש להן יותר אנרגיה מהמחסום.
אף פעם לא מתכלה
אחרי כל תגובה הפלטינה נשארת בדיוק כפי שהייתה, מוכנה לזוג הבא. זו הסיבה שכמה גרמים של מתכת בממיר יכולים לנקות גזי פליטה במשך שנים. זרז משנה את המהירות שבה תגובה מגיעה לסופה, לא את המקום שבו הסוף הזה נמצא: הוא מאיץ את התגובה ההפוכה באותה מידה, והוא אינו יכול לגרום לתגובה שלא הייתה מתרחשת מעצמה, בהינתן מספיק זמן.
גם עם זרז, הטמפרטורה עדיין חשובה. ממיר כמעט לא עושה דבר עד שגזי הפליטה מחממים אותו לכמה מאות מעלות צלזיוס, ולכן מכונית מזהמת הכי הרבה בדקות הראשונות אחרי התנעה קרה.
זרזים בכל מקום
חלק גדול מהכימיה המודרנית פועל בעזרת זרזים. בתהליך הבר־בוש, זרז של ברזל, בטמפרטורה של כ־400 עד 450 °C ובלחץ גבוה בערך פי 200 מהלחץ האטמוספרי, מחבר חנקן מהאוויר עם מימן ויוצר אמוניה. רוב האמוניה הזאת הופכת לדשן, והמזון של כמחצית מבני האדם החיים היום תלוי בו. גם יצורים חיים משתמשים בזרזים: אנזימים, חלבונים שהצורה המקופלת שלהם מחזיקה את המולקולות המגיבות בדיוק כמו שצריך.
מה המודל הזה משאיר בחוץ
המחסומים בבקבוק נמוכים פי כמה מהמחסומים האמיתיים, כדי שלא תצטרכו לחכות. למשטח זרז אמיתי יש אתרים מסוימים שבהם מולקולות נקשרות הכי טוב, מולקולות יכולות לדחוק זו את זו מהמשטח, וממיר קר בעצם חסום על ידי פחמן חד־חמצני שיושב על המתכת. ממירים אמיתיים גם מחזירים תחמוצות חנקן לחנקן ושורפים שאריות דלק. הבקבוק מקבל כל הזמן תוספת של גז טרי, כך שהקצב שאתם רואים נשאר יציב.