Хомогенна катализа. Механизъм за хомогенна катализа

В текста "Как действат катализаторните вещества?”, Беше показано, че катализаторите са в състояние да увеличат скоростта на реакциите, тъй като намаляват енергията на активиране, необходима за възникването на реакцията. Те правят това, като променят реакционния механизъм, комбинират се с реагентите и образуват междинно съединение, което от своя страна се превръща в продукти и катализатор.

Извиква се един от начините това да се случи Хомогенна катализа, когато катализаторът образува еднофазна система с реагентите.

Това означава, че реагентите, продуктите и катализаторът трябва да са в една и съща фаза, тоест в едно и също състояние.

Изследването на този вид катализа е важно за науката и индустрията, тъй като няколко важни реакции за производството могат да се ускорят с малки количества катализатори.

Пример за хомогенна катализа, използвана в промишлеността, е междинен етап в производството на сярна киселина (Н₂САМО_{4 (aq)}), при което се образува серен триоксид (SO_{3 (g)}) чрез реакцията на горене на серен диоксид (SO_{2 (g)}), показано по-долу:

2 ТАКА_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2 ОС_{3 (g)}

Тази реакция протича твърде бавно, така че се добавя катализатор, азотен диоксид (NO)._{2 (g)}). Този катализатор се комбинира със серен диоксид, за да образува междинно съединение (активиран комплекс), което е азотен моноксид (NO_(ж)).

След това това междинно съединение реагира с кислороден газ (O_{2 (g)}) за регенерация на катализатор. Вижте по-долу как се случва това и наблюдавайте как всички те са в газовата фаза, образувайки хомогенна среда:

_{катализаторактивиран комплекс}
Стъпка 1: 2 OS_{2 (g)} + 2 НЕ_{2 (g)}→ 2 ОС_{3 (g)} + 2 НЕ_(ж)
Стъпка 2:  2 НЕ_(ж)+ 1 O_{2 (g)} → 2 НЕ_{2 (g)}
Глобална реакция: 2 SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2 ОС_{3 (g)}

Обърнете внимание, че катализаторът участва само в междинните етапи, но не се консумира. В края на реакцията той се възстановява напълно. Реакцията с този механизъм, направена в два етапа, изисква по-малко енергия за активиране и следователно тя протича по-бързо.

Графично представяне:

От Дженифър Фогаса
Завършва химия

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm