Hvad er en heterogen katalysator?

Udtrykket "fase" henviser til materiens tilstand; der er faste, flydende og gasfaser. En heterogen katalysator er en deltager i en kemisk reaktion, der ikke er en del af den samme fase af stof som de faktiske reaktanter. For eksempel kan væsker gennemgå reaktion i nærvær af en fast katalysator. Mens katalysatoren fremskynder en reaktionsproces, forbliver den selv uforbrugt af reaktanterne. Ædelmetaller eller andre overgangsmetaller bruges ofte som en heterogen katalysator og kan fint opdeles til øget overfladeeksponering over et substrat eller en bærer.

Det er den heterogene katalysator snarere end den homogene sort, der er mest anvendt industrielt. Den eksponerede katalytiske overflade tilvejebringer steder til svag overfladebinding af geometrisk justerede reaktanter. Denne opførsel er vigtig, som for eksempel ved hydrogenering af carbon-carbon dobbeltbindinger. Det er godt at overveje et eksempel, såsom ethylen, der har den kemiske struktur H2C = CH2. Når et molekyle med etylen nærmer sig en smule katalytisk overflade, adsorberes eller fastgøres det af et lavere venstre hydrogenatom og et lavere højre hydrogenatom - de øvre venstre og højre hydrogenatomer forbliver fri.

Et enkelt molekyle brint, H2 eller H ‒ H, kan derefter tilsættes på tværs af dobbeltbindingen, idet det erstattes af en enkelt binding, danner en "mættet" ethan eller H3C ‒ CH3. Der er imidlertid to måder, hvormed hydrogenatomer kan tilføjes på tværs af dobbeltbindingen. Enten kan begge tilføje nedenunder dobbeltbindingen, eller den ene kan tilføje nedenfor, mens den anden tilføjer over dobbeltbindingen på den anden side. Tilsætning af begge hydrogenatomer til den ene side af en dobbeltbinding kaldes "cis-addition", hvorimod tilføjelse af den ene til den ene side og den anden til den anden kaldes "trans-addition". Uden tvivl vil udtrykket "transfedt" - der bruges til at beskrive et umættet fedt, der er blevet hydrogeneret ved hjælp af transtilsætning - være læseren kendt.

Katalysatorer afhenter hastigheden af ​​de reaktioner, de bruges til, fordi reaktionsvejen ændres af deres tilstedeværelse. Dette ændrer overgangstilstanden og sænker den aktiveringsenergi, der kræves for at udføre reaktionen. En fordel ved en sådan reaktion udført med en heterogen katalysator er let genvindbarheden af ​​katalysatoren. Heterogene katalysatorer er især velegnede til kontinuerlige kemiske reaktioner, hvori materiale tilvejebringes, omsættes, fjernes og udskiftes kontinuerligt. Et eksempel på en sådan heterogen katalysatorproces fra olieindustrien er brugen af ​​pelleteret katalytisk materiale i den såkaldte "bevægelig leje" -proces.