Hva er en heterogen katalysator?

Begrepet "fase" refererer til sakens tilstand; det er faste, flytende og gassfaser. En heterogen katalysator er deltaker i en kjemisk reaksjon som ikke er en del av den samme fasen av materien som de faktiske reaktantene. For eksempel kan væsker gjennomgå reaksjon i nærvær av en fast katalysator. Mens katalysatoren fremskynder prosessen med en reaksjon, forblir den selv uforbrukt av reaktantene. Dyrebare eller andre overgangsmetaller blir ofte brukt som en heterogen katalysator, og kan deles fint for økt overflateeksponering over et underlag eller en bærer.

Det er den heterogene katalysatoren i stedet for den homogene sorten som er mest brukt industrielt. Den eksponerte katalytiske overflaten tilveiebringer steder for svak overflatebinding av geometrisk justerte reaktanter. Denne oppførselen er viktig, som i for eksempel hydrogenering av karbon-karbon-dobbeltbindinger. Det er bra å vurdere et eksempel som etylen, som har den kjemiske strukturen H2C = CH2. Når ett molekyl med etylen nærmer seg en bit av katalytisk overflate, adsorberes eller blir det festet av et nedre venstre hydrogenatom og et nedre høyre høyre hydrogenatom - de øvre venstre og høyre hydrogenatomer forblir frie.

Et enkelt molekyl med hydrogen, H2 eller H ‒ H, kan deretter tilsettes over dobbeltbindingen, og erstattes av en enkeltbinding, og danne en "mettet" etan eller H3C ‒ CH3. Det er imidlertid to måter hydrogenatomene kan tilføre på tvers av dobbeltbindingen. Enten kan begge legge fra under dobbeltbindingen, eller den ene kan legge til under, mens den andre legger over dobbeltbindingen på den andre siden. Tilsetning av begge hydrogenatomer til den ene siden av en dobbeltbinding kalles "cis-addisjon", mens det å tilføre en til den ene siden og den andre til den andre kalles "trans-addisjon." Uttrykket "transfett" - brukt til å beskrive et umettet fett som er blitt hydrogenert ved transtilsetning - vil uten tvil være kjent for leseren.

Katalysatorer øker hastigheten på reaksjonene de brukes til fordi reaksjonsveien blir endret av deres tilstedeværelse. Dette endrer overgangstilstanden og senker aktiveringsenergien som kreves for å utføre reaksjonen. En fordel ved en slik reaksjon utført med en heterogen katalysator er den katalysatorns utvinnbarhet. Heterogene katalysatorer er spesielt godt egnet for kjemiske reaksjoner under kontinuerlig prosess, hvori materiale tilføres, reageres, fjernes og erstattes kontinuerlig. Et eksempel på en slik heterogen katalysatorprosess fra petroleumsindustrien er bruken av pelletisert katalytisk materiale i den såkalte "bevegelige sjikt" -prosessen.