Qu'est-ce qu'un catalyseur hétérogène?
Le terme «phase» fait référence à l'état de la matière; il y a des phases solides, liquides et gazeuses. Un catalyseur hétérogène est un participant à une réaction chimique qui ne fait pas partie de la même phase de la matière que les réactifs eux-mêmes. Par exemple, les liquides peuvent subir une réaction en présence d'un catalyseur solide. Tandis que le catalyseur accélère le processus de réaction, il reste lui-même non consommé par les réactifs. Les métaux précieux ou autres métaux de transition sont souvent utilisés comme catalyseur hétérogène et peuvent être finement divisés pour une exposition accrue à la surface sur un substrat ou un support.
C'est le catalyseur hétérogène plutôt que la variété homogène qui est le plus largement utilisé industriellement. La surface catalytique exposée fournit des sites pour la liaison superficielle faible de réactifs alignés géométriquement. Ce comportement est important, par exemple dans l'hydrogénation de doubles liaisons carbone-carbone. Il est bon de considérer un exemple tel que l'éthylène, qui a la structure chimique H 2 C = CH 2 . Lorsqu'une molécule d'éthylène se rapproche d'un peu de la surface catalytique, elle est adsorbée ou liée par un atome d'hydrogène inférieur gauche et un atome d'hydrogène inférieur droit - les atomes d'hydrogène supérieur gauche et droit restant libres.
Une seule molécule d'hydrogène, H 2 ou H ‒ H, peut alors être ajoutée à travers la double liaison, remplacée par une simple liaison, formant un éthane "saturé" ou H 3 C ‒ CH 3 . Les atomes d'hydrogène peuvent toutefois s'ajouter de deux manières différentes dans la double liaison. Les deux peuvent ajouter par le dessous la double liaison, ou l’un peut ajouter ci-dessous, tandis que l’autre ajoute au-dessus de la double liaison de l’autre côté. L'addition des deux atomes d'hydrogène d'un côté d'une double liaison est appelée "addition en cis", alors que l'addition d'un côté et de l'autre est appelée "addition en trans". Sans doute, l’expression "graisses trans", utilisée pour décrire une graisse insaturée hydrogénée par trans-addition, sera familière au lecteur.
Les catalyseurs détectent la vitesse des réactions pour lesquelles ils sont utilisés car le processus réactionnel est altéré par leur présence. Cela change l'état de transition et diminue l'énergie d'activation nécessaire pour effectuer la réaction. Un avantage d'une telle réaction réalisée avec un catalyseur hétérogène est la facilité de récupération du catalyseur. Les catalyseurs hétérogènes conviennent particulièrement bien aux réactions chimiques en continu, dans lesquelles le matériau est fourni, mis à réagir, retiré et remplacé, en continu. Un exemple d'un tel procédé de catalyseur hétérogène de l'industrie pétrolière est l'utilisation d'un matériau catalytique en boulettes dans le procédé dit "à lit mobile".