الحفز المتجانس. آلية الحفز المتجانسة

في النص "كيف تعمل المواد الحفازة؟"، فقد ثبت أن المحفزات قادرة على زيادة سرعة التفاعلات لأنها تقلل من طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعل. يفعلون ذلك عن طريق تغيير آلية التفاعل ، والجمع بين المواد المتفاعلة وتشكيل مركب وسيط ، والذي بدوره يصبح نواتج ومحفز.

تسمى إحدى طرق حدوث ذلك الحفز المتجانس ، وهو عندما يشكل المحفز نظامًا أحادي الطور مع المواد المتفاعلة.

هذا يعني أن المواد المتفاعلة والمنتجات والمحفز يجب أن تكون جميعها في نفس المرحلة ، أي في نفس الحالة الفيزيائية.

تعد دراسة هذا النوع من الحفز مهمًا للعلم والصناعة ، حيث يمكن تسريع العديد من التفاعلات المهمة للإنتاج بكميات صغيرة من المحفزات.

مثال على الحفز المتجانس المستخدم في الصناعة هو خطوة وسيطة في تصنيع حامض الكبريتيك (H₂فقط_{4 (عبد القدير)}) ، حيث يتم تكوين ثالث أكسيد الكبريت (SO_{3 (ز)}) من خلال تفاعل احتراق ثاني أكسيد الكبريت (SO_{2 (ز)})، ظاهر أدناه:

2 SO_{2 (ز)} + س_{2 (ز)} → 2 نظام تشغيل_{3 (ز)}

يستمر هذا التفاعل ببطء شديد ، لذلك يضاف محفز ، ثاني أكسيد النيتروجين (NO)._{2 (ز)}). يتحد هذا المحفز مع ثاني أكسيد الكبريت لتكوين مركب وسيط (مركب نشط) ، وهو أول أكسيد النيتروجين (NO_(ز)).

يتفاعل هذا المركب الوسيط بعد ذلك مع غاز الأكسجين (O_{2 (ز)}) لتجديد المحفز. انظر أدناه كيف يحدث هذا ولاحظ كيف أنهم جميعًا في الطور الغازي ، ويشكلون وسطًا متجانسًا:

_{عامل حفازتنشيط معقدة}
الخطوة 1: 2 نظام التشغيل_{2 (ز)} + 2 لا_{2 (ز)}→ 2 نظام تشغيل_{3 (ز)} + 2 لا_(ز)
الخطوة 2:  2 لا_(ز)+ 1 س_{2 (ز)} → 2 لا_{2 (ز)}
رد الفعل العالمي: 2 SO_{2 (ز)} + س_{2 (ز)} → 2 نظام تشغيل_{3 (ز)}

لاحظ أن المحفز يشارك فقط في الخطوات الوسيطة ، ولكن لا يتم استهلاكه. في نهاية رد الفعل ، تعافى تمامًا. يتطلب التفاعل مع هذه الآلية التي يتم إجراؤها في خطوتين طاقة تنشيط أقل ، وبالتالي ، فإنه يتقدم بسرعة أكبر.

التمثيل البياني:

بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm