Was ist ein heterogener Katalysator?
Der Begriff "Phase" bezieht sich auf den Zustand der Materie; Es gibt feste, flüssige und gasförmige Phasen. Ein heterogener Katalysator ist an einer chemischen Reaktion beteiligt, die nicht Teil derselben Stoffphase wie die eigentlichen Reaktanten ist. Beispielsweise können Flüssigkeiten in Gegenwart eines festen Katalysators reagieren. Während der Katalysator den Prozess einer Reaktion beschleunigt, bleibt er selbst von den Reaktanten nicht verbraucht. Edel- oder andere Übergangsmetalle werden häufig als heterogener Katalysator verwendet und können zur erhöhten Oberflächenbelichtung über einem Substrat oder einem Träger fein verteilt werden.
Es ist eher der heterogene Katalysator als die homogene Sorte, die industriell am weitesten verbreitet ist. Die freiliegende katalytische Oberfläche bietet Stellen für eine schwache Oberflächenbindung von geometrisch ausgerichteten Reaktanten. Dieses Verhalten ist wichtig, wie beispielsweise bei der Hydrierung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen. Es ist gut, ein Beispiel wie Ethylen zu betrachten, das die chemische Struktur H 2 C = CH 2 hat . Nähert sich ein Ethylenmolekül einem Teil der katalytischen Oberfläche, adsorbiert es oder wird von einem unteren linken Wasserstoffatom und einem unteren rechten Wasserstoffatom gebunden - wobei das obere linke und rechte Wasserstoffatom frei bleiben.
Ein einzelnes Wasserstoffmolekül, H 2 oder H = H, kann dann über die Doppelbindung addieren und durch eine Einfachbindung ersetzt werden, wodurch ein "gesättigtes" Ethan oder H 3 C = CH 3 gebildet wird . Es gibt jedoch zwei Möglichkeiten, wie die Wasserstoffatome über die Doppelbindung addieren können. Entweder können beide von unterhalb der Doppelbindung addieren, oder einer kann unterhalb addieren, während der andere oberhalb der Doppelbindung auf der anderen Seite addiert. Die Addition beider Wasserstoffatome an eine Seite einer Doppelbindung wird als "cis-Addition" bezeichnet, während die Addition einer zur einen Seite und der anderen zur anderen als "trans-Addition" bezeichnet wird. Zweifellos ist der Ausdruck "Transfett" - zur Beschreibung eines ungesättigten Fetts, das durch Transaddition hydriert wurde - dem Leser geläufig.
Katalysatoren nehmen die Geschwindigkeit der Reaktionen auf, für die sie verwendet werden, da der Reaktionsweg durch ihre Anwesenheit verändert wird. Dies ändert den Übergangszustand und senkt die zur Durchführung der Reaktion erforderliche Aktivierungsenergie. Ein Vorteil einer solchen Reaktion, die mit einem heterogenen Katalysator durchgeführt wird, ist die leichte Rückgewinnbarkeit des Katalysators. Heterogene Katalysatoren eignen sich besonders gut für prozesskontinuierliche chemische Reaktionen, bei denen kontinuierlich Material bereitgestellt, umgesetzt, entfernt und ersetzt wird. Ein Beispiel für ein solches heterogenes Katalysatorverfahren aus der Erdölindustrie ist die Verwendung von pelletisiertem Katalysatormaterial im sogenannten "Fließbett" -Verfahren.