Homogene katalyse. Homogeen katalysemechanisme

In de tekst "Hoe werken katalysatorstoffen?”, is aangetoond dat katalysatoren de snelheid van reacties kunnen verhogen omdat ze de activeringsenergie verminderen die nodig is om de reactie te laten plaatsvinden. Ze doen dit door het reactiemechanisme te veranderen, te combineren met de reactanten en een tussenverbinding te vormen, die op zijn beurt de producten en katalysator wordt.

Een van de manieren om dit te laten gebeuren heet Homogene katalyse, dat wil zeggen wanneer de katalysator een enkelfasig systeem vormt met de reactanten.

Dit betekent dat de reactanten, producten en katalysator zich allemaal in dezelfde fase moeten bevinden, dat wil zeggen in dezelfde fysieke toestand.

De studie van dit type katalyse is belangrijk voor wetenschap en industrie, aangezien verschillende belangrijke productiereacties kunnen worden versneld met kleine hoeveelheden katalysatoren.

Een voorbeeld van homogene katalyse die in de industrie wordt gebruikt, is een tussenstap bij de productie van zwavelzuur (H

₂ENKEL EN ALLEEN_4(aq)), waarbij de vorming van zwaveltrioxide (SO_3(g)) door de verbrandingsreactie van zwaveldioxide (SO_2(g)), hieronder weergegeven:

2 SO_2(g) + O_2(g) → 2 besturingssystemen_3(g)

Deze reactie verloopt te langzaam, dus wordt een katalysator, stikstofdioxide (NO) toegevoegd._2(g)). Deze katalysator wordt gecombineerd met zwaveldioxide om een ​​tussenverbinding (geactiveerd complex) te vormen, namelijk stikstofmonoxide (NO_(g)).

Deze tussenverbinding reageert vervolgens met zuurstofgas (O_2(g)) voor katalysatorregeneratie. Zie hieronder hoe dit gebeurt en observeer hoe ze zich allemaal in de gasfase bevinden en een homogeen medium vormen:

_{katalysatorcomplex geactiveerd}
Stap 1: 2 besturingssystemen_2(g) + 2 NEE_2(g)→ 2 besturingssystemen_3(g) + 2 NEE_(g)
Stap 2:  2 NEE_(g)+ 1 O_2(g) → 2 NEE_{2 (g)}
Globale reactie: 2 SO_2(g) + O_2(g) → 2 besturingssystemen_3(g)

Merk op dat de katalysator alleen deelneemt aan de tussenstappen, maar niet wordt verbruikt. Aan het einde van de reactie is hij volledig hersteld. De reactie met dit mechanisme in twee stappen vereist minder activeringsenergie en verloopt daarom sneller.

Grafische weergave:

Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde

Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm