Гомогенный катализ. Механизм гомогенного катализа

В тексте "Как работают каталитические вещества?”, Было показано, что катализаторы способны увеличивать скорость реакции, поскольку они уменьшают энергию активации, необходимую для протекания реакции. Они делают это путем изменения механизма реакции, объединения с реагентами и образования промежуточного соединения, которое, в свою очередь, становится продуктами и катализатором.

Один из способов, которым это может произойти, называется Гомогенный катализ, когда катализатор образует однофазную систему с реагентами.

Это означает, что реагенты, продукты и катализатор должны находиться в одной и той же фазе, то есть в одном физическом состоянии.

Изучение этого типа катализа важно для науки и промышленности, поскольку некоторые важные для производства реакции можно ускорить с помощью небольших количеств катализаторов.

Примером гомогенного катализа, используемого в промышленности, является промежуточный этап производства серной кислоты (H₂ТОЛЬКО_{4 (водн.)}), в котором образование триоксида серы (SO_{3 (г)}) за счет реакции горения диоксида серы (SO_{2 (г)}), показано ниже:

2 ТАК_{2 (г)} + O_{2 (г)} → 2 ОС_{3 (г)}

Эта реакция протекает слишком медленно, поэтому добавляется катализатор - диоксид азота (NO)._{2 (г)}). Этот катализатор соединяется с диоксидом серы с образованием промежуточного соединения (активированного комплекса), которым является монооксид азота (NO_(грамм)).

Это промежуточное соединение затем реагирует с газообразным кислородом (O_{2 (г)}) для регенерации катализатора. Посмотрите ниже, как это происходит, и посмотрите, как все они находятся в газовой фазе, образуя однородную среду:

_{катализаторкомплекс активирован}
Шаг 1: 2 ОС_{2 (г)} + 2 НЕТ_{2 (г)}→ 2 ОС_{3 (г)} + 2 НЕТ_(грамм)
Шаг 2:  2 НЕТ_(грамм)+ 1 O_{2 (г)} → 2 НЕТ_{2 (г)}
Глобальная реакция: 2 SO_{2 (г)} + O_{2 (г)} → 2 ОС_{3 (г)}

Обратите внимание, что катализатор участвует только в промежуточных этапах, но не расходуется. По окончании реакции он полностью выздоровел. Двухступенчатая реакция с этим механизмом требует меньше энергии активации и, следовательно, протекает быстрее.

Графическое изображение:

Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm