O que é um catalisador heterogêneo?
O termo "fase" refere-se ao estado da matéria; existem fases sólida, líquida e gasosa. Um catalisador heterogêneo é um participante de uma reação química que não faz parte da mesma fase da matéria que os reagentes reais. Por exemplo, líquidos podem sofrer reação na presença de um catalisador sólido. Enquanto o catalisador acelera o processo de uma reação, ele próprio não é consumido pelos reagentes. Metais de transição preciosos ou outros são freqüentemente usados como catalisadores heterogêneos e podem ser finamente divididos para aumentar a exposição da superfície sobre um substrato ou veículo.
É o catalisador heterogêneo, e não a variedade homogênea, que é mais amplamente utilizada industrialmente. A superfície catalítica exposta fornece locais para fraca ligação superficial de reagentes alinhados geometricamente. Esse comportamento é importante, como, por exemplo, na hidrogenação de ligações duplas carbono-carbono. É bom considerar um exemplo como o etileno, que possui a estrutura química H 2 C = CH 2 . À medida que uma molécula de etileno se aproxima de um pouco da superfície catalítica, ela adsorve ou fica presa por um átomo de hidrogênio inferior esquerdo e um átomo de hidrogênio inferior direito - os átomos de hidrogênio superior esquerdo e direito permanecem livres.
Uma única molécula de hidrogênio, H 2 ou H ‒ H, pode então ser adicionada através da ligação dupla, sendo substituída por uma ligação simples, formando um etano "saturado" ou H 3 C ‒ CH 3 . No entanto, existem duas maneiras pelas quais os átomos de hidrogênio podem adicionar através da ligação dupla. Ambos podem adicionar abaixo da ligação dupla ou um pode adicionar abaixo, enquanto o outro adiciona acima da ligação dupla no outro lado. A adição de ambos os átomos de hidrogênio a um lado de uma ligação dupla é chamada de "adição cis", enquanto a adição de um a um lado e o outro ao outro é chamada "adição de trans". Sem dúvida, a expressão "gordura trans" - usada para descrever uma gordura insaturada que foi hidrogenada por adição trans - será familiar para o leitor.
Os catalisadores aumentam a velocidade das reações para as quais são usados porque o caminho da reação é alterado pela presença deles. Isso altera o estado de transição e diminui a energia de ativação necessária para realizar a reação. Uma vantagem de tal reação realizada com um catalisador heterogêneo é a facilidade de recuperação do catalisador. Catalisadores heterogêneos são especialmente adequados para reações químicas de processo contínuo, nas quais o material é fornecido, reagido, removido e substituído, continuamente. Um exemplo desse processo de catalisador heterogêneo da indústria do petróleo é o uso de material catalítico peletizado no chamado processo de "leito móvel".