Ключова разлика – хомогенен срещу хетерогенен катализатор
Катализаторите са от много видове, но могат да бъдат категоризирани главно в две групи като хомогенни катализатори и хетерогенни катализатори. Ключовата разлика между хомогенните и хетерогенните катализатори е, че хомогенните катализатори винаги могат да бъдат намерени в течната фаза, докато хетерогенните катализатори могат да бъдат намерени и в трите фази на материята: твърда фаза, течна фаза и газова фаза.
Катализаторите са съединения, които се използват за получаване на максимален добив при меки условия. Това означава, че катализаторите могат да увеличат добива на определена реакция и да ускорят реакцията.
Какво е хомогенен катализатор?
Хомогенните катализатори са каталитични съединения, които са в същата фаза като веществата, които влизат в реакционната фаза. Тези хомогенни катализатори често са в течна фаза. Възстановяването на хомогенни катализатори е сравнително трудно и скъпо, тъй като катализаторът е в същата фаза като реакционната смес. Това означава, че отделянето на катализатора е трудно. Термичната стабилност на хомогенните катализатори също е лоша. Най-честият пример за хомогенни катализатори са мета комплексите.
Фигура 01: Действие на катализаторите
Хомогенните катализатори са ефективно активни при ниски температури (под 250◦C). Каталитичната активност на тези катализатори е умерена в сравнение с хетерогенните катализатори. Селективността обаче е висока. Рециклирането на хомогенния катализатор е скъпо, тъй като каталитичното възстановяване е трудно. Но модификацията на катализатора е лесна, защото е в течна фаза.
Коефициентът на дифузия на хомогенните катализатори е висок. Това е така, защото всички реагенти и катализаторът са в една и съща течна фаза и правилното разбъркване води до правилна дифузия на катализатора в реакционната смес. Хомогенните катализатори обикновено имат добре дефинирани активни центрове. Това означава, че има много подходящи активни центрове на повърхността на катализаторното съединение, към които са свързани реагентите, и реакцията протича в тези активни центрове.
Какво е хетерогенен катализатор?
Хетерогенните катализатори са каталитични съединения, които са във фаза, различна от тази на фазата на реакционната смес. Тези катализатори могат да бъдат намерени във всичките три фази на материята: твърда фаза, течна фаза или газова фаза. Каталитичното възстановяване е лесно и евтино при хетерогенни катализатори, тъй като катализаторът е във фаза, различна от тази на фазата на реакционната смес. Чести примери за хетерогенни катализатори са метали, метални оксиди и др.
Фигура 2: Реакционната смес е в течна фаза, докато катализаторът е метал в твърда фаза
Термичната стабилност на хетерогенните катализатори е много добра в сравнение с хомогенните катализатори. Тези катализатори действат ефективно при високотемпературни условия, около 250-500◦C. Каталитичната активност също е висока в сравнение с хомогенните катализатори. Селективността на реагентите обаче е по-лоша от тази на хомогенните катализатори. Активните центрове на хетерогенните катализатори не са добре дефинирани. Това намалява селективността.
Коефициентът на дифузия на хетерогенния катализатор е слаб, ако повърхностната площ на катализатора е ниска, тъй като катализаторът и реакционната смес са в две фази. Но отделянето на катализатора обикновено е лесно. Тогава рециклирането на катализатора също е лесно.
Каква е разликата между хомогенен и хетерогенен катализатор?
Хомогенен срещу хетерогенен катализатор |
|
| Хомогенните катализатори са каталитични съединения, които са в същата фаза като веществата, които влизат в реакционната фаза. | Хетерогенните катализатори са каталитични съединения, които са във фаза, различна от тази на фазата на реакционната смес. |
| Фаза | |
| Хомогенните катализатори могат да бъдат намерени предимно в течната фаза. | Хетерогенни катализатори могат да бъдат намерени и в трите фази; твърда фаза, течна фаза или газова фаза. |
| Термична стабилност | |
| Термичната стабилност на хомогенните катализатори е лоша. | Термичната стабилност на хетерогенните катализатори е добра. |
| Възстановяване на катализатора | |
| Възстановяването на хомогенни катализатори е трудно и скъпо. | Възстановяването на хетерогенни катализатори е лесно и евтино. |
| Активен сайт | |
| Активното място на хомогенните катализатори е добре дефинирано и има добра селективност. | Активното място на хетерогенните катализатори не е добре дефинирано и има лоша селективност. |
| Рециклиране на катализатор | |
| Рециклирането на хомогенни катализатори е трудно. | Рециклирането на хетерогенни катализатори е лесно. |
| Разделяне на катализатора | |
| Отделянето на хомогенния катализатор от реакционната смес е трудно. | Отделянето на хетерогенен катализатор от реакционната смес е лесно. |
| Температурна зависимост | |
| Хомогенните катализатори работят по-добре при ниски температури (под 250◦C). | Хетерогенните катализатори работят по-добре при условия на висока температура (около 250 до 500◦C). |
| Модификация на катализатора | |
| Модифицирането на хомогенни катализатори е лесно. | Модифицирането на хетерогенни катализатори е трудно. |
Обобщение – Хомогенен срещу хетерогенен катализатор
Катализаторите са съединения, които могат да увеличат скоростта на определена реакция, за да осигурят оптимален добив за кратък период от време. Има два основни типа катализатори, наречени хомогенни катализатори и хетерогенни катализатори. Ключовата разлика между хомогенните и хетерогенните катализатори е, че хомогенните катализатори винаги могат да бъдат намерени в течната фаза, докато хетерогенните катализатори могат да бъдат намерени във всичките три фази на материята; твърда фаза, течна фаза и газова фаза.
