W tekście "Jak działają substancje katalityczne?”, wykazano, że katalizatory są w stanie zwiększyć szybkość reakcji, ponieważ zmniejszają energię aktywacji potrzebną do zajścia reakcji. Robią to zmieniając mechanizm reakcji, łącząc się z reagentami i tworząc związek pośredni, który z kolei staje się produktem i katalizatorem.
Jednym ze sposobów na to jest Kataliza homogeniczna, w której katalizator tworzy układ jednofazowy z reagentami.
Oznacza to, że wszystkie reagenty, produkty i katalizator muszą znajdować się w tej samej fazie, to znaczy w tym samym stanie fizycznym.
Badanie tego typu katalizy jest ważne dla nauki i przemysłu, ponieważ kilka ważnych reakcji produkcyjnych można przyspieszyć przy użyciu niewielkich ilości katalizatorów.
Przykładem katalizy homogenicznej stosowanej w przemyśle jest etap pośredni w produkcji kwasu siarkowego (H2TYLKO4(aq)), w którym powstaje trójtlenek siarki (SO3(g)) poprzez reakcję spalania dwutlenku siarki (SO2(g)), pokazane poniżej:
2 SO2(g) + O2(g) → 2 systemy operacyjne3(g)
Ta reakcja przebiega zbyt wolno, dlatego dodaje się katalizator, dwutlenek azotu (NO).2(g)). Katalizator ten łączy się z dwutlenkiem siarki, tworząc związek pośredni (aktywowany kompleks), którym jest tlenek azotu (NO(sol)).
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Ten związek pośredni następnie reaguje z gazowym tlenem (O2(g)) do regeneracji katalizatora. Zobacz poniżej, jak to się dzieje i obserwuj, jak wszystkie są w fazie gazowej, tworząc jednorodny ośrodek:
katalizatorkompleks aktywowany
Krok 1: 2 systemy operacyjne2(g) + 2 NIE2(g)→ 2 systemy operacyjne3(g) + 2 NIE(sol)
Krok 2: 2 NIE(sol)+ 1 O2(g) → 2 NIE2 (g)
Reakcja globalna: 2 SO2(g) + O2(g) → 2 systemy operacyjne3(g)
Należy zauważyć, że katalizator uczestniczy tylko w etapach pośrednich, ale nie jest zużywany. Pod koniec reakcji jest w pełni wyleczony. Dwuetapowa reakcja z tym mechanizmem wymaga mniejszej energii aktywacji i dlatego przebiega szybciej.
Przedstawienie graficzne:
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Kataliza jednorodna”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm. Dostęp 27 czerwca 2021 r.
