Co to jest homogeniczny katalizator?
W chemii katalizator jest substancją dodawaną w celu przyspieszenia szybkości reakcji, która sama nie jest zużywana w procesie. Katalizator często dodaje się w niewielkiej ilości w porównaniu z reagentami i można go ponownie wykorzystać w kolejnych partiach. Katalizator homogeniczny to taki, który jest częścią tej samej fazy co reagenty - stałe, ciekłe lub gazowe - podczas reakcji. Często składniki są w różnych fazach w stanie czystym, ale są rozpuszczone we wspólnym rozpuszczalniku. Zgodnie z tą definicją nawet gaz reagujący z cieczą w obecności zwykle stałego katalizatora jest jednorodny, jeśli wszystkie trzy są jednocześnie rozpuszczone.
Większość katalizatorów przemysłowych wykorzystuje heterogeniczne katalizatory. W heterogenicznej katalizie zachodzą dwie lub więcej faz reakcji i często obejmuje ona składnik ciekły lub gazowy wystawiony na stały składnik katalityczny przymocowany do podłoża nośnika dla wygody i zapobiegania utracie. Może to być spowodowane tym, że katalizator jest kosztowny, w tym zawiera komponent metalu szlachetnego. Aby zwiększyć wydajność, pole powierzchni można zmaksymalizować przy bardzo ostatecznym podziale katalizatora. Jednym z przykładów jest katalizator występujący w większości samochodów.
Zastosowanie homogenicznego katalizatora w złożonej chemii jest szczególnie interesujące, częściowo ze względu na nowe zastosowania kompleksów metaloorganicznych. Wczesne zastosowania związków magnezoorganicznych i litoorganicznych były głównie składnikami reakcji, a nie katalizatorami. Takie związki były niestabilne; ich użycie wymagało rozpuszczenia ich w niebezpiecznych rozpuszczalnikach, takich jak eter lub tetrahydrofuran (THF). Połączenie ich z innymi ciekłymi reagentami umieściło te reakcje z definicji w jednorodnej kategorii.
Obecnie znanych jest znacznie więcej związków metaloorganicznych. Niektóre z nich można zaliczyć do kategorii jednorodnego katalizatora. Często są bardziej stabilne i łatwiejsze w obsłudze. Ten rodzaj związku zapewnia szerszy zakres zastosowań i jest często stosowany jako homogeniczny katalizator, a nie jako reagent.
Niektóre z nowych odczynników są przydatne w reakcjach polimeryzacji. Inne są dobrze przystosowane do produkcji farmaceutycznej ze względu na ich zdolność do nadawania chiralności. Odnosi się to do możliwości ścisłego kontrolowania konstrukcji, tak że światło spolaryzowane obraca się tylko w jedną stronę.
Najbardziej godną uwagi aplikacją jest próba naśladowania świata roślin poprzez sztuczną fotosyntezę. Nie należy tego mylić z innym użyciem tego terminu: rozszczepieniem wody na wodór w celu produkcji paliwa. Sztuczna fotosynteza w tym przypadku odnosi się raczej do konwersji dwutlenku węgla i wody w węglowodany i tlen. Przez kilka lat katalizatory metaloorganiczne były badane z myślą o sztucznej fotosyntezie.