Che cos'è un catalizzatore omogeneo?
In chimica, un catalizzatore è una sostanza che viene aggiunta per accelerare la velocità di una reazione senza essere essa stessa consumata nel processo. Il catalizzatore viene spesso aggiunto in una piccola quantità rispetto ai reagenti e potrebbe essere riutilizzato sequenzialmente in lotti futuri. Un catalizzatore omogeneo fa parte della stessa fase dei reagenti - solidi, liquidi o gassosi - durante la reazione. Spesso i componenti presentano fasi diverse allo stato puro, ma si dissolvono in un solvente comune. Secondo questa definizione, anche un gas che reagisce con un liquido in presenza di un catalizzatore normalmente solido è omogeneo se i tre sono tutti dissolti in quel momento.
La maggior parte della catalisi industriale impiega catalizzatori eterogenei. Nella catalisi eterogenea, ci sono due o più fasi della reazione e spesso coinvolge un componente liquido o gassoso esposto a un componente catalitico solido attaccato a un substrato di supporto per comodità e per prevenire la perdita. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che il catalizzatore è costoso, incluso un componente in metallo prezioso. Per aumentare l'efficienza, l'area superficiale può essere massimizzata con il catalizzatore che viene diviso alla fine. Un esempio è il catalizzatore presente nella maggior parte delle automobili.
L'uso di un catalizzatore omogeneo nella chimica complessa è di particolare interesse, in parte a causa di nuovi usi di complessi organometallici. Le prime applicazioni di organomagnesio e composti di organolitio erano in gran parte come ingredienti di reazione, piuttosto che come catalizzatori. Tali composti erano instabili; il loro uso richiedeva la loro dissoluzione in solventi pericolosi come etere o tetraidrofurano (THF). La combinazione di questi con altri reagenti liquidi ha posto quelle reazioni, per definizione, nella categoria omogenea.
Oggi sono noti molti più composti organometallici. Alcuni di essi possono essere collocati nella categoria di un catalizzatore omogeneo. Sono spesso più stabili e più facili da gestire. Questo tipo di composto offre una gamma più ampia di usi ed è spesso usato come catalizzatore omogeneo, piuttosto che come reagente.
Alcuni dei nuovi reagenti sono utili nelle reazioni di polimerizzazione. Altri sono adatti per la produzione farmaceutica a causa della loro capacità di impartire chiralità. Ciò si riferisce alla capacità di controllare la progettazione strutturale così da vicino che la luce polarizzata ruota solo in un modo.
Un'applicazione degna di nota è il tentativo di imitare il mondo vegetale mediante la fotosintesi artificiale. Questo non deve essere confuso con un altro uso del termine: la scissione dell'acqua in idrogeno per la produzione di combustibile. Piuttosto, la fotosintesi artificiale in questo caso si riferisce alla conversione di anidride carbonica e acqua in carboidrati e ossigeno. Per alcuni anni, i catalizzatori organometallici sono stati studiati pensando alla fotosintesi artificiale.