Kluczowa różnica - homogeniczny a heterogeniczny katalizator
Istnieje wiele rodzajów katalizatorów, ale można je podzielić głównie na dwie grupy, jako katalizatory homogeniczne i katalizatory heterogeniczne. Kluczową różnicą między katalizatorami homogenicznymi i heterogenicznymi jest to, że katalizatory homogeniczne można zawsze 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 określonej reakcji i przyspieszyć reakcję.
ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowe różnice
2. Co to jest katalizator homogeniczny
3. Co to jest katalizator heterogeniczny
4. Porównanie obok siebie - katalizator homogeniczny i katalizator heterogeniczny w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie
Co to jest homogeniczny katalizator?
Homogeniczne katalizatory to związki katalityczne, które znajdują się w tej samej fazie, co substancje przechodzące w fazę reakcji. Te homogeniczne katalizatory często występują w fazie ciekłej. Odzyskiwanie homogenicznych katalizatorów jest stosunkowo trudne i kosztowne, ponieważ katalizator znajduje się w tej samej fazie co mieszanina reakcyjna. Oznacza to, że oddzielanie katalizatora jest trudne. Stabilność termiczna homogenicznych katalizatorów jest również słaba. Najczęstszym przykładem homogenicznych katalizatorów są metakompleksy.
Rysunek 01: Działanie katalizatorów
Homogeniczne katalizatory są efektywnie aktywne w warunkach niskiej temperatury (poniżej 250◦C). Aktywność katalityczna tych katalizatorów jest umiarkowana w porównaniu z katalizatorami heterogenicznymi. Jednak selektywność jest wysoka. Recykling homogenicznego katalizatora jest kosztowny, ponieważ odzysk katalityczny jest trudny. Ale modyfikacja katalizatora jest łatwa, ponieważ znajduje się on w fazie ciekłej.
Dyfuzyjność homogenicznych katalizatorów jest wysoka. Dzieje się tak, ponieważ wszystkie reagenty i katalizator są w tej samej fazie ciekłej, a odpowiednie mieszanie prowadzi do właściwej dyfuzji katalizatora w całej mieszaninie reakcyjnej. Homogeniczne katalizatory zwykle mają dobrze określone miejsca aktywne. Oznacza to, że na powierzchni związku katalizatora, na którym są związane reagenty, znajduje się wiele odpowiednich miejsc aktywnych, a reakcja przebiega w tych miejscach aktywnych.
Co to jest heterogeniczny katalizator?
Katalizatory heterogeniczne to związki katalityczne, które znajdują się w innej fazie niż faza mieszaniny reakcyjnej. Te katalizatory można znaleźć we wszystkich trzech fazach materii: w fazie stałej, fazie ciekłej lub fazie gazowej. Odzysk katalityczny jest łatwy i tani w przypadku katalizatorów 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 skutecznie działają w warunkach wysokiej temperatury, około 250-500◦C. Aktywność katalityczna jest również wysoka w porównaniu z katalizatorami jednorodnymi. Jednak selektywność reagentów jest słaba niż w przypadku homogenicznych katalizatorów. Miejsca aktywne heterogenicznych katalizatorów nie są dobrze zdefiniowane. Zmniejsza to selektywność.
Dyfuzyjność heterogenicznego katalizatora jest słaba, jeśli pole powierzchni katalizatora jest małe, 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 homogenicznym a heterogenicznym?
Porównaj środek artykułu przed tabelą
Homogeniczny a heterogeniczny katalizator |
|
| Homogeniczne katalizatory to związki katalityczne, które znajdują się w tej samej fazie, co substancje przechodzące w fazę reakcji. | Katalizatory heterogeniczne to związki katalityczne, które znajdują się w innej fazie niż faza mieszaniny reakcyjnej. |
| Faza | |
| Homogeniczne katalizatory występują głównie w fazie ciekłej. | We wszystkich trzech fazach można znaleźć katalizatory heterogeniczne; faza stała, faza ciekła lub faza gazowa. |
| Stabilność termiczna | |
| Stabilność termiczna homogenicznych katalizatorów jest słaba. | Stabilność termiczna heterogenicznych katalizatorów jest dobra. |
| Odzyskiwanie katalizatora | |
| Odzyskiwanie homogenicznych katalizatorów jest trudne i kosztowne. | Odzyskiwanie heterogenicznych katalizatorów jest łatwe i tanie. |
| Aktywna strona | |
| Miejsce aktywne homogenicznych katalizatorów jest dobrze określone i ma dobrą selektywność. | Miejsce aktywne heterogenicznych katalizatorów nie jest dobrze zdefiniowane i ma słabą selektywność. |
| Recykling katalizatora | |
| Recykling homogenicznych katalizatorów jest trudny. | Recykling heterogenicznych katalizatorów jest łatwy. |
| Separacja katalizatora | |
| Oddzielenie homogenicznego katalizatora od mieszaniny reakcyjnej jest trudne. | Oddzielenie heterogenicznego katalizatora od mieszaniny reakcyjnej jest łatwe. |
| Zależność od temperatury | |
| Homogeniczne katalizatory działają lepiej w warunkach niskiej temperatury (poniżej 250◦C). | Katalizatory heterogeniczne działają lepiej w warunkach wysokiej temperatury (około 250 do 500◦C). |
| Modyfikacja katalizatora | |
| Modyfikacja homogenicznych katalizatorów jest łatwa. | Modyfikacja heterogenicznych katalizatorów jest trudna. |
Podsumowanie - Katalizator homogeniczny vs heterogeniczny
Katalizatory to związki, które mogą zwiększać szybkość reakcji określonej reakcji, aby w krótkim czasie uzyskać optymalną wydajność. Istnieją dwa główne typy katalizatorów, nazywane katalizatorami homogenicznymi i katalizatorami heterogenicznymi. Kluczowa różnica między katalizatorami homogenicznymi i heterogenicznymi polega na tym, że katalizatory homogeniczne można zawsze znaleźć w fazie ciekłej, podczas gdy katalizatory heterogeniczne można znaleźć we wszystkich trzech fazach materii; faza stała, faza ciekła i faza gazowa.
