Che cos'è un catalizzatore eterogeneo?
Il termine "fase" si riferisce allo stato della materia; ci sono fasi solide, liquide e gassose. Un catalizzatore eterogeneo è un partecipante a una reazione chimica che non fa parte della stessa fase della materia dei reagenti reali. Ad esempio, i liquidi possono subire una reazione in presenza di un catalizzatore solido. Mentre il catalizzatore accelera il processo di una reazione, esso stesso non viene assorbito dai reagenti. I metalli di transizione preziosi o altri sono spesso usati come catalizzatore eterogeneo e possono essere suddivisi finemente per una maggiore esposizione superficiale su un substrato o un supporto.
È il catalizzatore eterogeneo piuttosto che la varietà omogenea che viene maggiormente utilizzata a livello industriale. La superficie catalitica esposta fornisce siti per un legame superficiale debole di reagenti allineati geometricamente. Questo comportamento è importante, come ad esempio l'idrogenazione dei doppi legami carbonio-carbonio. È bene considerare un esempio come l'etilene, che ha la struttura chimica H 2 C = CH 2 . Quando una molecola di etilene si avvicina a un po 'di superficie catalitica, assorbe o si attacca da un atomo di idrogeno in basso a sinistra e un atomo di idrogeno in basso a destra - gli atomi di idrogeno in alto a sinistra e a destra rimangono liberi.
Una singola molecola di idrogeno, H 2 o H ‒ H, può quindi aggiungere attraverso il doppio legame, sostituita da un singolo legame, formando un etano "saturo" o H 3 C ‒ CH 3 . Esistono due modi in cui gli atomi di idrogeno possono aggiungere attraverso il doppio legame. Entrambi possono aggiungere da sotto il doppio legame, oppure uno può aggiungere sotto, mentre l'altro aggiunge sopra il doppio legame dall'altro lato. L'aggiunta di entrambi gli atomi di idrogeno su un lato di un doppio legame è chiamata "aggiunta di cis", mentre l'aggiunta di uno da un lato e l'altro dall'altro è chiamata "addizione trans". Senza dubbio, l'espressione "grasso trans", usata per descrivere un grasso insaturo che è stato idrogenato dalla transaddizione, sarà familiare al lettore.
I catalizzatori rilevano la velocità delle reazioni per le quali sono utilizzati perché il percorso di reazione è alterato dalla loro presenza. Ciò modifica lo stato di transizione e riduce l'energia di attivazione richiesta per eseguire la reazione. Un vantaggio di una tale reazione effettuata con un catalizzatore eterogeneo è la facilità di recuperabilità del catalizzatore. I catalizzatori eterogenei sono particolarmente adatti per le reazioni chimiche a processo continuo, in cui il materiale viene fornito, fatto reagire, rimosso e sostituito, continuamente. Un esempio di un tale processo di catalizzatore eterogeneo dall'industria petrolifera è l'uso di materiale catalitico pellettizzato nel cosiddetto processo a "letto mobile".