Cataliză omogenă. Mecanism de cataliză omogen

In text "Cum acționează substanțele catalizatoare?”, S-a demonstrat că catalizatorii sunt capabili să mărească viteza reacțiilor deoarece scad energia de activare necesară pentru ca reacția să aibă loc. Acestea fac acest lucru schimbând mecanismul de reacție, combinându-se cu reactanții și formând un compus intermediar, care la rândul său devine produsele și catalizatorul.

Una dintre modalitățile prin care acest lucru se întâmplă se numește Cataliză omogenă, care este atunci când catalizatorul formează un sistem monofazat cu reactanții.

Aceasta înseamnă că reactanții, produsele și catalizatorul trebuie să fie în aceeași fază, adică în aceeași stare fizică.

Studiul acestui tip de cataliză este important pentru știință și industrie, deoarece mai multe reacții importante pentru producție pot fi accelerate cu cantități mici de catalizatori.

Un exemplu de cataliză omogenă utilizată în industrie este o etapă intermediară în fabricarea acidului sulfuric (H₂NUMAI_{4 (aq)}), în care formarea trioxidului de sulf (SO_{3 (g)}) prin reacția de ardere a dioxidului de sulf (SO_{2 (g)}), prezentat mai jos:

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

Această reacție se desfășoară prea încet, astfel încât se adaugă un catalizator, dioxid de azot (NO)._{2 (g)}). Acest catalizator se combină cu dioxidul de sulf pentru a forma un compus intermediar (complex activat), care este monoxidul de azot (NO_(g)).

Acest compus intermediar reacționează apoi cu oxigenul gazos (O_{2 (g)}) pentru regenerarea catalizatorului. Vedeți mai jos cum se întâmplă acest lucru și observați cum sunt toate în faza gazoasă, formând un mediu omogen:

_{catalizatorcomplex activat}
Pasul 1: 2 OS_{2 (g)} + 2 NU_{2 (g)}→ 2 OS_{3 (g)} + 2 NU_(g)
Pasul 2:  2 NU_(g)+ 1 O_{2 (g)} → 2 NU_{2 (g)}
Reacție globală: 2 SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2 OS_{3 (g)}

Rețineți că catalizatorul participă doar la etapele intermediare, dar nu este consumat. La sfârșitul reacției, el este complet recuperat. Reacția cu acest mecanism realizată în doi pași necesită mai puțină energie de activare și, prin urmare, se desfășoară mai rapid.

Reprezentare grafică:

De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie

Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm