Qu'est-ce qu'un catalyseur homogène?
En chimie, un catalyseur est une substance qui est ajoutée pour accélérer la vitesse d'une réaction sans être consommée elle-même dans le processus. Le catalyseur est souvent ajouté en petite quantité par rapport aux réactifs et peut être réutilisé séquentiellement dans des lots futurs. Un catalyseur homogène fait partie de la même phase que les réactifs - qu’ils soient solides, liquides ou gazeux - au cours de la réaction. Souvent, les composants sont de phases différentes à l'état pur mais sont dissous dans un solvant commun. Selon cette définition, même un gaz réagissant avec un liquide en présence d'un catalyseur habituellement solide est homogène si les trois sont tous dissous à ce moment-là.
La plupart des catalyseurs industriels utilisent des catalyseurs hétérogènes. Dans la catalyse hétérogène, la réaction comporte deux phases ou plus, et elle implique souvent un composant liquide ou gazeux exposé à un composant catalytique solide fixé à un substrat porteur pour des raisons de commodité et pour éviter les pertes. Cela peut être dû au fait que le catalyseur est coûteux, y compris un composant en métal précieux. Pour augmenter l'efficacité, la surface spécifique peut être maximisée, le catalyseur étant finalement divisé. Un exemple est le convertisseur catalytique présent dans la plupart des automobiles.
L'utilisation d'un catalyseur homogène en chimie complexe présente un intérêt particulier, en partie à cause des nouvelles utilisations de complexes organométalliques. Les premières applications d'organomagnésium et de composés d'organolithium ont été en grande partie utilisées comme ingrédients de la réaction plutôt que comme catalyseurs. Ces composés étaient instables; leur utilisation nécessitait leur dissolution dans des solvants dangereux tels que l'éther ou le tétrahydrofurane (THF). La combinaison de ceux-ci avec d'autres réactifs liquides a placé ces réactions, par définition, dans la catégorie homogène.
Aujourd'hui, il existe beaucoup plus de composés organométalliques connus. Certains d'entre eux peuvent être classés dans la catégorie des catalyseurs homogènes. Ils sont souvent plus stables et plus faciles à manipuler. Ce type de composé offre un plus large éventail d'utilisations et est souvent utilisé comme catalyseur homogène plutôt que comme réactif.
Certains des nouveaux réactifs sont utiles dans les réactions de polymérisation. D'autres sont bien adaptés à la fabrication pharmaceutique en raison de leur capacité à transmettre la chiralité. Cela fait référence à la capacité de contrôler la conception structurelle si étroitement que la lumière polarisée ne tourne que dans un sens.
Une des applications les plus remarquables est la tentative d'imiter le monde végétal au moyen de la photosynthèse artificielle. Cela ne doit pas être confondu avec une autre utilisation du terme: le fractionnement de l’eau en hydrogène pour la production de carburant. Dans ce cas, la photosynthèse artificielle se réfère à la conversion du dioxyde de carbone et de l’eau en glucides et en oxygène. Depuis quelques années, les catalyseurs organométalliques ont été étudiés dans l’optique de la photosynthèse artificielle.