Что такое гетерогенный катализатор?
Термин «фаза» относится к состоянию вещества; Есть твердая, жидкая и газовая фазы. Гетерогенный катализатор является участником химической реакции, которая не является частью той же фазы вещества, что и фактические реагенты. Например, жидкости могут подвергаться реакции в присутствии твердого катализатора. Хотя катализатор ускоряет процесс реакции, он сам по себе не расходуется реагентами. Драгоценные или другие переходные металлы часто используются в качестве гетерогенного катализатора и могут быть тонко разделены для увеличения поверхностного воздействия на подложку или носитель.
Именно гетерогенный катализатор, а не гомогенный сорт, наиболее широко используется в промышленности. Открытая каталитическая поверхность обеспечивает места для слабой поверхностной связи геометрически выровненных реагентов. Это поведение важно, как, например, при гидрировании углерод-углеродных двойных связей. Хорошо рассмотреть пример, такой как этилен, который имеет химическую структуру H 2 C = CH 2 . Когда одна молекула этилена приближается к каталитической поверхности, она адсорбируется или присоединяется нижним левым атомом водорода и нижним правым атомом водорода - верхний левый и правый атомы водорода остаются свободными.
Одна молекула водорода, H 2 или H or H, может затем присоединяться через двойную связь, будучи замененной одинарной связью, образуя «насыщенный» этан или H 3 C ‒ CH 3 . Однако есть два способа, которыми атомы водорода могут присоединяться через двойную связь. Либо оба могут добавить снизу двойную связь, либо один может добавить снизу, в то время как другой добавляет выше двойной связи на другой стороне. Добавление обоих атомов водорода к одной стороне двойной связи называется «цис-присоединением», тогда как добавление одного к одной стороне, а другой к другой называется «транс-присоединением». Несомненно, выражение «транс-жиры» - используемое для описания ненасыщенного жира, который гидрогенизируется в результате транс-сложения - будет знакомо читателю.
Катализаторы увеличивают скорость реакций, для которых они используются, потому что путь реакции изменяется их присутствием. Это изменяет переходное состояние и снижает энергию активации, необходимую для проведения реакции. Одним из преимуществ такой реакции, проводимой с гетерогенным катализатором, является легкость восстановления катализатора. Гетерогенные катализаторы особенно хорошо подходят для непрерывных химических реакций, в которых материал непрерывно подается, реагирует, удаляется и заменяется. Примером такого гетерогенного каталитического процесса в нефтяной промышленности является использование гранулированного каталитического материала в так называемом процессе с «подвижным слоем».