Kluczowa różnica – katalizator jednorodny i heterogeniczny
Katalizatory są wielu typów, ale można je głównie podzielić na dwie grupy jako katalizatory homogeniczne i katalizatory heterogeniczne. Kluczowa różnica między katalizatorami homogenicznymi i heterogenicznymi polega na tym, że katalizatory homogeniczne zawsze można znaleźć w fazie ciekłej, podczas gdy katalizatory heterogeniczne można znaleźć we wszystkich trzech fazach materii: fazie stałej, fazie ciekłej i fazie gazowej.
Katalizatory to związki stosowane w celu uzyskania maksymalnej wydajności w łagodnych warunkach. Oznacza to, że katalizatory mogą zwiększyć wydajność konkretnej reakcji i przyspieszyć reakcję.
Co to jest katalizator jednorodny?
Katalizatory homogeniczne to związki katalityczne znajdujące się w tej samej fazie co substancje wchodzące w fazę reakcji. Te homogeniczne katalizatory często znajdują się w fazie ciekłej. Odzyskiwanie katalizatorów homogenicznych jest stosunkowo trudne i kosztowne, ponieważ katalizator znajduje się w tej samej fazie co mieszanina reakcyjna. Oznacza to, że oddzielenie katalizatora jest trudne. Stabilność termiczna katalizatorów homogenicznych jest również słaba. Najczęstszym przykładem katalizatorów homogenicznych są metakompleksy.
Rysunek 01: Działanie katalizatorów
Jednorodne katalizatory są wydajnie aktywne w warunkach niskiej temperatury (poniżej 250◦C). Aktywność katalityczna tych katalizatorów jest umiarkowana w porównaniu z katalizatorami heterogenicznymi. Jednak selektywność jest wysoka. Recykling katalizatora homogenicznego jest kosztowny, ponieważ odzysk katalityczny jest trudny. Ale modyfikacja katalizatora jest łatwa, ponieważ znajduje się on w fazie ciekłej.
Dyfuzyjność katalizatorów homogenicznych jest wysoka. Dzieje się tak, ponieważ wszystkie reagenty i katalizator znajdują się w tej samej fazie ciekłej, a właściwe mieszanie prowadzi do właściwej dyfuzji katalizatora w mieszaninie reakcyjnej. Katalizatory homogeniczne mają zwykle dobrze zdefiniowane miejsca aktywne. Oznacza to, że na powierzchni związku katalizatora, z którym związane są reagenty, znajduje się wiele odpowiednich centrów aktywnych, a reakcja przebiega w tych centrach aktywnych.
Co to jest katalizator heterogeniczny?
Katalizatory heterogeniczne to związki katalityczne znajdujące się w innej fazie niż faza mieszaniny reakcyjnej. Katalizatory te można znaleźć we wszystkich trzech fazach materii: fazie stałej, fazie ciekłej lub fazie gazowej. Odzyskiwanie katalityczne jest łatwe i tanie w katalizatorach heterogenicznych, ponieważ katalizator znajduje się w innej fazie niż faza mieszaniny reakcyjnej. Typowymi przykładami katalizatorów heterogenicznych są metale, tlenki metali itp.
Rysunek 2: Mieszanina reakcyjna jest w fazie ciekłej, podczas gdy katalizator jest metalem w fazie stałej
Stabilność termiczna katalizatorów heterogenicznych jest bardzo dobra w porównaniu z katalizatorami homogenicznymi. Katalizatory te sprawnie działają w warunkach wysokiej temperatury około 250-500◦C. Aktywność katalityczna jest również wysoka w porównaniu z katalizatorami homogenicznymi. Jednak selektywność reagentów jest słaba niż katalizatorów homogenicznych. Miejsca aktywne katalizatorów heterogenicznych nie są dobrze zdefiniowane. Zmniejsza to selektywność.
Dyfuzyjność katalizatora heterogenicznego jest słaba, jeśli powierzchnia katalizatora jest mała, ponieważ katalizator i mieszanina reakcyjna są w dwóch fazach. Ale oddzielenie katalizatora jest zwykle proste. Wtedy recykling katalizatora jest również łatwy.
Jaka jest różnica między katalizatorem jednorodnym a heterogenicznym?
Katalizator jednorodny kontra heterogeniczny |
|
| Katalizatory homogeniczne to związki katalityczne znajdujące się w tej samej fazie co substancje wchodzące w fazę reakcji. | Katalizatory heterogeniczne to związki katalityczne znajdujące się w innej fazie niż faza mieszaniny reakcyjnej. |
| Faza | |
| Jednorodne katalizatory można znaleźć głównie w fazie ciekłej. | Katalizatory heterogeniczne można znaleźć we wszystkich trzech fazach; faza stała, faza ciekła lub faza gazowa. |
| Stabilność termiczna | |
| Stabilność termiczna katalizatorów homogenicznych jest słaba. | Stabilność termiczna katalizatorów heterogenicznych jest dobra. |
| Odzyskiwanie katalizatora | |
| Odzyskiwanie katalizatorów homogenicznych jest trudne i kosztowne. | Odzyskiwanie katalizatorów heterogenicznych jest łatwe i tanie. |
| Aktywna witryna | |
| Miejsce aktywne katalizatorów homogenicznych jest dobrze zdefiniowane i ma dobrą selektywność. | Miejsca aktywne katalizatorów heterogenicznych nie są dobrze zdefiniowane i mają słabą selektywność. |
| Recykling katalizatora | |
| Recykling katalizatorów homogenicznych jest trudny. | Recykling katalizatorów heterogenicznych jest łatwy. |
| Separacja katalizatora | |
| Oddzielenie jednorodnego katalizatora od mieszaniny reakcyjnej jest trudne. | Oddzielenie heterogenicznego katalizatora od mieszaniny reakcyjnej jest łatwe. |
| Zależność temperaturowa | |
| Jednorodne katalizatory działają lepiej w warunkach niskich temperatur (poniżej 250◦C). | Katalizatory heterogeniczne działają lepiej w warunkach wysokiej temperatury (około 250 do 500◦C). |
| Modyfikacja katalizatora | |
| Modyfikacja katalizatorów homogenicznych jest łatwa. | Modyfikacja katalizatorów heterogenicznych jest trudna. |
Podsumowanie – katalizator jednorodny kontra heterogeniczny
Katalizatory to związki, które mogą zwiększyć szybkość określonej reakcji w celu uzyskania optymalnej wydajności w krótkim czasie. Istnieją dwa główne typy katalizatorów nazwane jako katalizatory homogeniczne i katalizatory heterogeniczne. Kluczowa różnica między katalizatorami homogenicznymi i heterogenicznymi polega na tym, że katalizatory homogeniczne zawsze można znaleźć w fazie ciekłej, podczas gdy katalizatory heterogeniczne można znaleźć we wszystkich trzech fazach materii; faza stała, faza ciekła i faza gazowa.
