Co to jest heterogeniczny katalizator?
Termin „faza” odnosi się do stanu materii; są fazy stałe, ciekłe i gazowe. Katalizator heterogeniczny bierze udział w reakcji chemicznej, która nie jest częścią tej samej fazy materii, co rzeczywiste reagenty. Na przykład ciecze mogą ulegać reakcji w obecności stałego katalizatora. Chociaż katalizator przyspiesza proces reakcji, sam pozostaje niewykorzystany przez reagenty. Cenne lub inne metale przejściowe są często stosowane jako heterogeniczny katalizator i mogą być drobno podzielone w celu zwiększenia ekspozycji powierzchni na podłoże lub nośnik.
Jest to heterogeniczny katalizator, a nie homogeniczna odmiana, która jest najczęściej stosowana w przemyśle. Odsłonięta powierzchnia katalityczna zapewnia miejsca słabego wiązania powierzchniowego geometrycznie ułożonych reagentów. To zachowanie jest ważne, jak na przykład uwodornienie podwójnych wiązań węgiel-węgiel. Warto rozważyć przykład takiego jak etylen, który ma budowę chemiczną H 2 C = CH 2 . Gdy jedna cząsteczka etylenu zbliża się do odrobiny powierzchni katalitycznej, adsorbuje się lub przyłącza do niej dolny lewy atom wodoru i prawy dolny atom wodoru - lewy górny i prawy atom wodoru pozostają wolne.
Pojedyncza cząsteczka wodoru, H2 lub H, H, może następnie dodać w poprzek podwójnego wiązania, zastępując je pojedynczym wiązaniem, tworząc „nasycony” etan lub H3C ‒ CH3. Są jednak dwa sposoby, w jakie atomy wodoru mogą dodawać przez wiązanie podwójne. Oba mogą dodawać od spodu podwójne wiązanie lub jedno może dodawać poniżej, podczas gdy drugie dodaje powyżej podwójnego wiązania po drugiej stronie. Dodanie obu atomów wodoru do jednej strony wiązania podwójnego nazywa się „addycją cis”, podczas gdy dodawanie jednej z jednej strony, a drugiej do drugiej, nazywamy „addycją trans”. Niewątpliwie wyrażenie „tłuszcz trans” - użyte do opisania nienasyconego tłuszczu uwodornionego przez dodanie trans - będzie znane czytelnikowi.
Katalizatory wychwytują szybkość reakcji, w której są stosowane, ponieważ szlak reakcji jest zmieniany przez ich obecność. To zmienia stan przejściowy i obniża energię aktywacji wymaganą do przeprowadzenia reakcji. Jedną z zalet takiej reakcji przeprowadzanej z heterogenicznym katalizatorem jest łatwość odzysku katalizatora. Heterogeniczne katalizatory są szczególnie odpowiednie do ciągłych reakcji chemicznych, w których materiał jest dostarczany, poddawany reakcji, usuwany i wymieniany w sposób ciągły. Przykładem takiego heterogenicznego procesu katalizatora z przemysłu naftowego jest zastosowanie granulowanego materiału katalitycznego w tak zwanym procesie „ruchomego złoża”.