Avainero – Homogeeninen vs heterogeeninen katalyytti
Katalyyttejä on monenlaisia, mutta ne voidaan pääasiassa luokitella kahteen ryhmään homogeenisiksi katalyyteiksi ja heterogeenisiksi katalyyteiksi. Keskeinen ero homogeenisten ja heterogeenisten katalyyttien välillä on, että homogeenisia katalyyttejä löytyy aina nestefaasista, kun taas heterogeenisia katalyyttejä löytyy aineen kaikista kolmesta faasista: kiinteä faasi, nestefaasi ja kaasufaasi.
Katalyytit ovat yhdisteitä, joita käytetään maksimaalisen saannon saavuttamiseen miedoissa olosuhteissa. Tämä tarkoittaa, että katalyytit voivat lisätä tietyn reaktion saantoa ja nopeuttaa reaktiota.
Mikä on homogeeninen katalyytti?
Homogeeniset katalyytit ovat katalyyttisiä yhdisteitä, jotka ovat samassa faasissa reaktiovaiheeseen menevien aineiden kanssa. Nämä homogeeniset katalyytit ovat usein nestefaasissa. Homogeenisten katalyyttien t alteenotto on suhteellisen vaikeaa ja kallista, koska katalyytti on samassa faasissa kuin reaktioseos. Tämä tarkoittaa, että katalyytin erottaminen on vaikeaa. Homogeenisten katalyyttien lämpöstabiilisuus on myös huono. Yleisin esimerkki homogeenisista katalyyteistä ovat metakompleksit.
Kuva 01: Katalyyttien toiminta
Homogeeniset katalyytit toimivat tehokkaasti matalissa lämpötiloissa (alle 250 ◦C). Näiden katalyyttien katalyyttinen aktiivisuus on kohtalainen verrattuna heterogeenisiin katalyytteihin. Selektiivisyys on kuitenkin korkea. Homogeenisen katalyytin kierrätys on kallista, koska katalyyttisen t alteenotto on vaikeaa. Mutta katalyytin muuntaminen on helppoa, koska se on nestefaasissa.
Homogeenisten katalyyttien diffuusiokyky on korkea. Tämä johtuu siitä, että kaikki reagoivat aineet ja katalyytti ovat samassa nestefaasissa ja asianmukainen sekoitus johtaa katalyytin oikeaan diffuusioon koko reaktioseoksessa. Homogeenisilla katalyyteillä on yleensä hyvin määritellyt aktiiviset kohdat. Tämä tarkoittaa, että katalyyttiyhdisteen pinnalla on monia oikeita aktiivisia kohtia, joihin reagoivat aineet ovat sitoutuneet, ja reaktio etenee näissä aktiivisissa kohdissa.
Mikä on heterogeeninen katalyytti?
Heterogeeniset katalyytit ovat katalyyttisiä yhdisteitä, jotka ovat eri faasissa kuin reaktioseoksen faasi. Näitä katalyyttejä löytyy aineen kaikista kolmesta faasista: kiinteässä faasissa, nestefaasissa tai kaasufaasissa. Katalyyttinen t alteenotto on helppoa ja halpaa heterogeenisissä katalyyteissä, koska katalyytti on eri faasissa kuin reaktioseoksen faasi. Yleisiä esimerkkejä heterogeenisistä katalyyteistä ovat metallit, metallioksidit jne.
Kuva 2: Reaktioseos on nestefaasissa, kun taas katalyytti on kiinteässä faasissa oleva metalli
Heterogeenisten katalyyttien lämpöstabiilisuus on erittäin hyvä verrattuna homogeenisiin katalyytteihin. Nämä katalyytit toimivat tehokkaasti korkeissa lämpötiloissa, noin 250-500 ◦C. Katalyyttinen aktiivisuus on myös korkea homogeenisiin katalyytteihin verrattuna. Reagenssien selektiivisyys on kuitenkin huono kuin homogeenisten katalyyttien. Heterogeenisten katalyyttien aktiiviset kohdat eivät ole tarkasti määriteltyjä. Tämä vähentää selektiivisyyttä.
Heterogeenisen katalyytin diffuusio on huono, jos katalyytin pinta-ala on pieni, koska katalyytti ja reaktioseos ovat kahdessa faasissa. Mutta katalyytin erottaminen on yleensä yksinkertaista. Silloin myös katalyytin kierrätys on helppoa.
Mitä eroa on homogeenisella ja heterogeenisellä katalyytillä?
Homogeeninen vs heterogeeninen katalyytti |
|
| Homogeeniset katalyytit ovat katalyyttisiä yhdisteitä, jotka ovat samassa faasissa reaktiovaiheeseen menevien aineiden kanssa. | Heterogeeniset katalyytit ovat katalyyttisiä yhdisteitä, jotka ovat eri faasissa kuin reaktioseoksen faasi. |
| Vaihe | |
| Homogeenisiä katalyyttejä löytyy enimmäkseen nestefaasista. | Heterogeenisiä katalyyttejä löytyy kaikista kolmesta faasista; kiinteä faasi, nestefaasi tai kaasufaasi. |
| Lämpöstabiilisuus | |
| Homogeenisten katalyyttien lämpöstabiilisuus on huono. | Heterogeenisten katalyyttien lämpöstabiilisuus on hyvä. |
| Katalyytin palautus | |
| Homogeenisten katalyyttien t alteenotto on vaikeaa ja kallista. | Heterogeenisten katalyyttien t alteenotto on helppoa ja halpaa. |
| Aktiivinen sivusto | |
| Homogeenisten katalyyttien aktiivinen kohta on hyvin määritelty ja sillä on hyvä selektiivisyys. | Heterogeenisten katalyyttien aktiivinen kohta ei ole tarkkaan määritelty ja sillä on huono selektiivisyys. |
| Katalyytin kierrätys | |
| Homogeenisten katalyyttien kierrätys on vaikeaa. | Heterogeenisten katalyyttien kierrätys on helppoa. |
| Katalyytin erotus | |
| Homogeenisen katalyytin erottaminen reaktioseoksesta on vaikeaa. | Heterogeenisen katalyytin erottaminen reaktioseoksesta on helppoa. |
| Lämpötilariippuvuus | |
| Homogeeniset katalyytit toimivat paremmin matalissa lämpötiloissa (alle 250◦C). | Heterogeeniset katalyytit toimivat paremmin korkeissa lämpötiloissa (noin 250–500 ◦C). |
| Katalyytin muutos | |
| Homogeenisten katalyyttien muuntaminen on helppoa. | Heterogeenisten katalyyttien muuntaminen on vaikeaa. |
Yhteenveto – Homogeeninen vs heterogeeninen katalyytti
Katalyytit ovat yhdisteitä, jotka voivat lisätä tietyn reaktion reaktionopeutta optimaalisen saannon saamiseksi lyhyessä ajassa. On olemassa kaksi päätyyppiä katalyyttejä, joita kutsutaan homogeenisiksi katalyyteiksi ja heterogeenisiksi katalyyteiksi. avainero homogeenisten ja heterogeenisten katalyyttien välillä on, että homogeenisia katalyyttejä löytyy aina nestefaasista, kun taas heterogeenisia katalyyttejä löytyy aineen kaikista kolmesta faasista; kiinteä faasi, nestefaasi ja kaasufaasi.
