Homogeenne katalüüs. Homogeenne katalüüsi mehhanism

Tekstis "Kuidas katalüsaatorid toimivad?”, On näidatud, et katalüsaatorid suudavad suurendada reaktsioonikiirust, kuna need vähendavad reaktsiooni toimumiseks vajalikku aktivatsioonienergiat. Nad teevad seda, muutes reaktsioonimehhanismi, ühendades reaktantidega ja moodustades vaheühendi, millest omakorda saavad saadused ja katalüsaator.

Üks selle toimumise viisidest on nn Homogeenne katalüüs, see tähendab, et katalüsaator moodustab koos reaktiividega ühefaasilise süsteemi.

See tähendab, et reagendid, tooted ja katalüsaatorid peavad kõik olema ühes faasis, see tähendab samas füüsilises olekus.

Seda tüüpi katalüüsi uurimine on teaduse ja tööstuse jaoks oluline, kuna väikeste koguste katalüsaatoritega saab kiirendada mitmeid olulisi reaktsioone tootmiseks.

Tööstuses kasutatava homogeense katalüüsi näiteks on väävelhappe (H₂AINULT_{4 (aq)}), milles moodustub vääveltrioksiid (SO_{3 g)}) vääveldioksiidi (SO_{2 g)}), näidatud allpool:

2 SO_{2 g)} + O_{2 g)} → 2 OS_{3 g)}

See reaktsioon kulgeb liiga aeglaselt, seetõttu lisatakse katalüsaator, lämmastikdioksiid (NO).

_{2 g)}). See katalüsaator kombineerub vääveldioksiidiga, moodustades vaheühendi (aktiveeritud kompleksi), milleks on lämmastikmonooksiid (NO_g)).

Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)

See vaheühend reageerib seejärel gaasilise hapnikuga (O_{2 g)}) katalüsaatori regenereerimiseks. Vaadake allpool, kuidas see toimub, ja jälgige, kuidas nad kõik on gaasifaasis, moodustades homogeense keskkonna:

_{katalüsaatorkompleks aktiveeritud}
1. samm: 2 operatsioonisüsteemi_{2 g)} + 2 EI_{2 g)}→ 2 OS_{3 g)} + 2 EI_g)
2. samm:  2 EI_g)+ 1 O_{2 g)} → 2 EI_{2 g)}
Globaalne reaktsioon: 2 SO_{2 g)} + O_{2 g)} → 2 OS_{3 g)}

Pange tähele, et katalüsaator osaleb ainult vaheetappides, kuid seda ei tarbita. Reaktsiooni lõpus on ta täielikult paranenud. Reaktsioon selle mehhanismiga, mis on tehtud kahes etapis, nõuab vähem aktiveerimisenergiat ja seetõttu kulgeb see kiiremini.

Graafiline esitus:

Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia

Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Homogeenne katalüüs"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm. Juurdepääs 27. juunil 2021.