Hva er en homogen katalysator?

I kjemi er en katalysator et stoff som tilsettes for å fremskynde reaksjonshastigheten uten å bli fortært i prosessen. Katalysatoren tilsettes ofte i en liten mengde sammenlignet med reaktantene og kan gjenbrukes sekvensielt i fremtidige partier. En homogen katalysator er en som er del av den samme fasen som reaktantene - enten de er faste, flytende eller gass - under reaksjonen. Ofte er komponentene i forskjellige faser i ren tilstand, men oppløses i et vanlig løsningsmiddel. Under denne definisjonen er til og med en gass som reagerer med en væske i nærvær av en vanlig fast katalysator homogen hvis de tre alle er oppløst på det tidspunktet.

De fleste industrielle katalyser benytter heterogene katalysatorer. Ved heterogen katalyse er det to eller flere faser til reaksjonen, og den involverer ofte en væske eller en gasskomponent utsatt for en fast katalytisk komponent festet til et bærersubstrat for enkelhets skyld og for å forhindre tap. Dette kan være fordi katalysatoren er kostbar, inkludert en edelmetallkomponent. For å øke effektiviteten, kan overflatearealet maksimeres ved at katalysatoren blir veldig endelig delt. Et eksempel er den katalytiske omformeren som finnes i de fleste biler.

Bruken av en homogen katalysator i kompleks kjemi er av spesiell interesse, delvis på grunn av ny bruk av organometallkomplekser. Tidlige anvendelser av organomagnesium og organolitiumforbindelser var i stor grad som reaksjonsingredienser, snarere enn som katalysatorer. Slike forbindelser var ustabile; deres bruk krevde å løse dem opp i farlige løsningsmidler som eter eller tetrahydrofuran (THF). Ved å kombinere disse med andre flytende reaktanter plasserte disse reaksjonene per definisjon i den homogene kategorien.

I dag er det langt flere organometalliske forbindelser kjent. Noen av dem kan plasseres i kategorien en homogen katalysator. De er ofte mer stabile og lettere å håndtere. Denne typen forbindelser gir et bredere bruksområde og blir ofte brukt som en homogen katalysator, i stedet for som en reaktant.

Noen av de nye reagensene er nyttige i polymerisasjonsreaksjoner. Andre er godt egnet for farmasøytisk fremstilling på grunn av deres evne til å formidle kiralitet. Dette refererer til evnen til å kontrollere strukturell utforming så tett at polarisert lys bare roterer én vei.

En mest bemerkelsesverdig anvendelse er forsøket på å etterligne planteverdenen ved hjelp av kunstig fotosyntese. Dette er ikke til å forveksle en annen bruk av begrepet: oppdeling av vann til hydrogen for produksjon av drivstoff. Snarere refererer kunstig fotosyntese i dette tilfellet til omdannelse av karbondioksid og vann til karbohydrater og oksygen. I noen år har organometalliske katalysatorer blitt studert med kunstig fotosyntese i tankene.