Homogene Katalyse. Homogener Katalysemechanismus

Im Text "Wie wirken Katalysatorsubstanzen?“ konnte gezeigt werden, dass Katalysatoren die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen können, weil sie die Aktivierungsenergie senken, die für den Ablauf der Reaktion erforderlich ist. Sie tun dies, indem sie den Reaktionsmechanismus ändern, sich mit den Reaktanten verbinden und eine Zwischenverbindung bilden, die wiederum zu den Produkten und zum Katalysator wird.

Eine der Möglichkeiten, dies zu erreichen, heißt Homogene Katalyse, bei der der Katalysator mit den Reaktanten ein einphasiges System bildet.

Das bedeutet, dass Edukte, Produkte und Katalysator alle in der gleichen Phase, also im gleichen physikalischen Zustand vorliegen müssen.

Die Erforschung dieser Art der Katalyse ist für Wissenschaft und Industrie wichtig, da mit geringen Katalysatormengen mehrere wichtige Reaktionen für die Produktion beschleunigt werden können.

Ein Beispiel für die homogene Katalyse in der Industrie ist ein Zwischenschritt bei der Herstellung von Schwefelsäure (H₂NUR_{4 (wässrig)}

), bei dem die Bildung von Schwefeltrioxid (SO_3(g)) durch die Verbrennungsreaktion von Schwefeldioxid (SO_2(g)), unten gezeigt:

2 SO_2(g) + Aus_2(g) → 2 Betriebssysteme_3(g)

Da diese Reaktion zu langsam verläuft, wird als Katalysator Stickstoffdioxid (NO) zugegeben._2(g)). Dieser Katalysator verbindet sich mit Schwefeldioxid, um eine Zwischenverbindung (aktivierter Komplex) zu bilden, die Stickstoffmonoxid (NO_(G)).

Diese Zwischenverbindung reagiert dann mit Sauerstoffgas (O_2(g)) zur Katalysatorregeneration. Sehen Sie unten, wie dies geschieht und beobachten Sie, wie sie alle in der Gasphase sind und ein homogenes Medium bilden:

_{KatalysatorKomplex aktiviert}
Schritt 1: 2 Betriebssystem_2(g) + 2 NEIN_2(g)→ 2 Betriebssysteme_3(g) + 2 NO_(G)
Schritt 2:  2 NEIN_(G)+ 1 O_2(g) → 2 NEIN_{2 (g)}
Globale Reaktion: 2 SO_2(g) + Aus_2(g) → 2 Betriebssysteme_3(g)

Beachten Sie, dass der Katalysator nur an den Zwischenschritten teilnimmt, aber nicht verbraucht wird. Am Ende der Reaktion ist er vollständig zurückgewonnen. Die Reaktion mit diesem Mechanismus in zwei Schritten erfordert weniger Aktivierungsenergie und verläuft daher schneller.

Grafische Darstellung:

Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie

Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm