Fő különbség – homogén vs heterogén katalizátor
A katalizátoroknak sokféle típusa van, de főként két csoportba sorolhatók: homogén katalizátorok és heterogén katalizátorok. A homogén és heterogén katalizátorok közötti fő különbség az, hogy a homogén katalizátorok mindig megtalálhatók a folyékony fázisban, míg a heterogén katalizátorok az anyag mindhárom fázisában találhatók: szilárd fázisban, folyékony fázisban és gázfázisban.
A katalizátorok olyan vegyületek, amelyeket enyhe körülmények között a maximális hozam elérésére használnak. Ez azt jelenti, hogy a katalizátorok növelhetik egy adott reakció hozamát és felgyorsíthatják a reakciót.
Mi az a homogén katalizátor?
A homogén katalizátorok olyan katalitikus vegyületek, amelyek ugyanabban a fázisban vannak, mint a reakciófázisba kerülő anyagok. Ezek a homogén katalizátorok gyakran folyékony fázisban vannak. A homogén katalizátorok kinyerése viszonylag nehéz és költséges, mivel a katalizátor ugyanabban a fázisban van, mint a reakcióelegy. Ez azt jelenti, hogy a katalizátor elválasztása nehéz. A homogén katalizátorok termikus stabilitása is gyenge. A homogén katalizátorok leggyakoribb példái a metakomplexek.
01. ábra: Katalizátorok működése
A homogén katalizátorok alacsony hőmérsékleten (250 ◦C alatt) hatékonyan működnek. Ezeknek a katalizátoroknak a katalitikus aktivitása mérsékelt a heterogén katalizátorokhoz képest. A szelektivitás azonban magas. A homogén katalizátor újrahasznosítása drága, mivel a katalitikus kinyerés nehézkes. De a katalizátor módosítása könnyű, mert folyadékfázisban van.
A homogén katalizátorok diffúziója magas. Ez azért van így, mert az összes reagens és a katalizátor ugyanabban a folyadékfázisban van, és a megfelelő keverés a katalizátor megfelelő diffúziójához vezet a reakcióelegyben. A homogén katalizátorok általában jól meghatározott aktív helyekkel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy a katalizátorvegyület felületén sok megfelelő aktív hely található, amelyekhez a reagensek meg vannak kötve, és a reakció ezeken az aktív helyeken megy végbe.
Mi az a heterogén katalizátor?
A heterogén katalizátorok olyan katalitikus vegyületek, amelyek a reakcióelegy fázisától eltérő fázisban vannak. Ezek a katalizátorok az anyag mindhárom fázisában megtalálhatók: szilárd fázisban, folyékony fázisban vagy gázfázisban. A katalitikus kinyerés könnyű és olcsó heterogén katalizátorokban, mivel a katalizátor a reakcióelegy fázisától eltérő fázisban van. A heterogén katalizátorok gyakori példái a fémek, fém-oxidok stb.
2. ábra: A reakcióelegy folyékony fázisban van, míg a katalizátor szilárd fázisú fém
A heterogén katalizátorok hőstabilitása nagyon jó a homogén katalizátorokhoz képest. Ezek a katalizátorok hatékonyan hatnak magas hőmérsékleti körülmények között, 250-500 ◦C körül. A katalitikus aktivitás is magas a homogén katalizátorokhoz képest. A reaktánsok szelektivitása azonban gyengébb, mint a homogén katalizátoroké. A heterogén katalizátorok aktív helyei nincsenek pontosan meghatározva. Ez csökkenti a szelektivitást.
A heterogén katalizátor diffúziója gyenge, ha a katalizátor felülete kicsi, mivel a katalizátor és a reakcióelegy kétfázisú. De a katalizátor szétválasztása általában egyszerű. Ekkor a katalizátor újrahasznosítása is egyszerű.
Mi a különbség a homogén és a heterogén katalizátor között?
Homogén vs heterogén katalizátor |
|
| A homogén katalizátorok olyan katalitikus vegyületek, amelyek ugyanabban a fázisban vannak, mint a reakciófázisba kerülő anyagok. | A heterogén katalizátorok olyan katalitikus vegyületek, amelyek a reakcióelegy fázisától eltérő fázisban vannak. |
| Fázis | |
| A homogén katalizátorok többnyire folyadékfázisban találhatók. | Heterogén katalizátorok mindhárom fázisban megtalálhatók; szilárd fázis, folyékony fázis vagy gázfázis. |
| Hőstabilitás | |
| A homogén katalizátorok termikus stabilitása gyenge. | A heterogén katalizátorok hőstabilitása jó. |
| Katalizátor-helyreállítás | |
| A homogén katalizátorok kinyerése nehéz és költséges. | A heterogén katalizátorok kinyerése egyszerű és olcsó. |
| Aktív webhely | |
| A homogén katalizátorok aktív helye jól meghatározott és jó szelektivitással rendelkezik. | A heterogén katalizátorok aktív helye nem pontosan meghatározott, és gyenge a szelektivitása. |
| Katalizátor-újrahasznosítás | |
| A homogén katalizátorok újrahasznosítása nehéz. | A heterogén katalizátorok újrahasznosítása egyszerű. |
| Katalizátorleválasztás | |
| A homogén katalizátor elválasztása a reakcióelegyből nehéz. | A heterogén katalizátor elválasztása a reakcióelegyből egyszerű. |
| Hőmérsékletfüggőség | |
| A homogén katalizátorok jobban működnek alacsony hőmérsékleten (kevesebb, mint 250 ◦C). | A heterogén katalizátorok jobban működnek magas hőmérsékleti körülmények között (körülbelül 250-500 °C). |
| Katalizátor módosítás | |
| A homogén katalizátorok módosítása egyszerű. | A heterogén katalizátorok módosítása nehézkes. |
Összefoglaló – Homogén vs heterogén katalizátor
A katalizátorok olyan vegyületek, amelyek növelhetik egy adott reakció reakciósebességét, hogy rövid időn belül optimális hozamot érjenek el. A katalizátoroknak két fő típusa van, amelyeket homogén katalizátornak és heterogén katalizátornak neveznek. A homogén és heterogén katalizátorok közötti fő különbség az, hogy a homogén katalizátorok mindig megtalálhatók a folyékony fázisban, míg a heterogén katalizátorok az anyag mindhárom fázisában megtalálhatók; szilárd fázis, folyékony fázis és gázfázis.
