Was ist ein homogener Katalysator?
In der Chemie ist ein Katalysator eine Substanz, die hinzugefügt wird, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu beschleunigen, ohne dass sie in diesem Prozess konsumiert werden. Der Katalysator wird im Vergleich zu den Reaktanten häufig in einer geringen Menge hinzugefügt und kann in zukünftigen Chargen nacheinander wiederverwendet werden. Ein homogener Katalysator ist einer, der Teil der gleichen Phase wie die Reaktanten - ob fest, flüssig oder gas - während der Reaktion. Oft sind die Komponenten unterschiedliche Phasen im reinen Zustand, sind jedoch in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst. Nach dieser Definition ist selbst ein Gas, das in Gegenwart eines gewöhnlich festen Katalysators mit einer Flüssigkeit reagiert, homogen, wenn die drei zu diesem Zeitpunkt alle gelöst werden. Bei der heterogenen Katalyse gibt es zwei oder mehr Phasen der Reaktion, und es umfasst häufig eine Flüssigkeits- oder Gaskomponente, die einer festen katalytischen Komponente ausgesetzt ist, die an ein Trägersubstrat zur Bequemlichkeit und zur Verhinderung des Verlusts angebracht ist. Dies könnte daran liegen, dass die CataLyst ist teuer, einschließlich einer kostbaren Metallkomponente. Um die Effizienz zu steigern, kann die Oberfläche maximiert werden, wobei der Katalysator sehr schließlich gespalten ist. Ein Beispiel ist der katalytische Konverter in den meisten Automobilen.
Die Verwendung eines homogenen Katalysators in der komplexen Chemie ist von besonderem Interesse, teilweise aufgrund neuer Verwendung von organometallischen Komplexen. Frühe Anwendungen von Organomagnesium- und Organolithiumverbindungen waren eher als Reaktionszutaten als als Katalysatoren. Solche Verbindungen waren instabil; Ihre Verwendung musste sie in gefährlichen Lösungsmitteln wie Ether oder Tetrahydrofuran (THF) auflösen. Die Kombination dieser mit anderen Flüssigkeitsreaktanten platzierte diese Reaktionen per Definition in die homogene Kategorie.
Heute sind weitaus mehr organometallische Verbindungen bekannt. Einige von ihnen können in die Kategorie eines homogenen Katalysators aufgenommen werden. Sie sind oft stabiler und einfacherhandhaben. Diese Art von Verbindung bietet einen breiteren Anwendungsbereich und wird häufig eher als homogener Katalysator als als Reaktant verwendet.
Einige der neuen Reagenzien sind bei Polymerisationsreaktionen nützlich. Andere sind für die pharmazeutische Herstellung gut geeignet, da sie Chiralität vermitteln können. Dies bezieht sich auf die Fähigkeit, das strukturelle Design so genau zu kontrollieren, dass sich polarisiertes Licht nur in eine Richtung dreht.
Eine bemerkenswerte Anwendung ist der Versuch, die Pflanzenwelt durch künstliche Photosynthese nachzuahmen. Dies ist nicht zu verwechseln, eine weitere Verwendung des Begriffs: die Aufteilung von Wasser in Wasserstoff zur Herstellung von Kraftstoff. Künstliche Photosynthese bezieht sich in diesem Fall vielmehr auf die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser in Kohlenhydrate und Sauerstoff. Seit einigen Jahren werden organometallische Katalysatoren unter Berücksichtigung der künstlichen Photosynthese untersucht.