Homogena kataliza. Mehanizam homogene katalize

U tekstu "Kako djeluju katalizatorske tvari?”, Pokazano je da katalizatori mogu povećati brzinu reakcija jer smanjuju energiju aktivacije potrebnu za reakciju. To čine mijenjanjem reakcijskog mehanizma, kombiniranjem s reaktantima i stvaranjem međuprodukta, koji zauzvrat postaje produkt i katalizator.

Nazvan je jedan od načina da se to dogodi Homogena kataliza, kada katalizator tvori jednofazni sustav s reaktantima.

To znači da svi reaktanti, proizvodi i katalizator moraju biti u istoj fazi, odnosno u istom agregatnom stanju.

Proučavanje ove vrste katalize važno je za znanost i industriju, jer se nekoliko važnih reakcija za proizvodnju može ubrzati malim količinama katalizatora.

Primjer homogene katalize koja se koristi u industriji je međukorak u proizvodnji sumporne kiseline (H₂SAMO_{4 (vod.)}), u kojem nastaje sumporni trioksid (SO_{3 (g)}) reakcijom izgaranja sumpornog dioksida (SO_{2 (g)}), prikazano ispod:

2 PA_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2 OS_{3 (g)}

Ova se reakcija odvija presporo, pa se dodaje katalizator, dušikov dioksid (NO).

_{2 (g)}). Ovaj se katalizator kombinira sa sumpornim dioksidom dajući međuprodukt (aktivirani kompleks), koji je dušikov monoksid (NO_(g)).

Taj međuprodukt tada reagira s plinom kisikom (O_{2 (g)}) za regeneraciju katalizatora. U nastavku pogledajte kako se to događa i promatrajte kako su svi oni u plinskoj fazi, tvoreći homogeni medij:

_{katalizatorkompleks aktiviran}
Korak 1: 2 OS_{2 (g)} + 2 NE_{2 (g)}→ 2 OS_{3 (g)} + 2 NE_(g)
Korak 2:  2 NE_(g)+ 1 O_{2 (g)} → 2 NE_{2 (g)}
Globalna reakcija: 2 SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2 OS_{3 (g)}

Imajte na umu da katalizator sudjeluje samo u međufazama, ali se ne troši. Na kraju reakcije potpuno se oporavlja. Reakcija s ovim mehanizmom u dva koraka zahtijeva manje energije za aktivaciju, pa se stoga odvija brže.

Grafički prikaz:

Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm