Homogena kataliza. Mehanizem homogene katalize

V besedilu "Kako delujejo katalizatorske snovi?", Je bilo dokazano, da lahko katalizatorji povečajo hitrost reakcij, ker zmanjšajo aktivacijsko energijo, potrebno za reakcijo. To storijo tako, da spremenijo reakcijski mehanizem, kombinirajo se z reaktanti in tvorijo vmesno spojino, ki nato postane produkt in katalizator.

Eden od načinov, da se to zgodi, se imenuje Homogena kataliza, ko katalizator tvori enofazni sistem z reaktanti.

To pomeni, da morajo biti vsi reaktanti, produkti in katalizator v isti fazi, torej v enakem agregatnem stanju.

Študija te vrste katalize je pomembna za znanost in industrijo, saj lahko z majhnimi količinami katalizatorjev pospešimo več pomembnih proizvodnih reakcij.

Primer homogene katalize, ki se uporablja v industriji, je vmesni korak pri proizvodnji žveplove kisline (H₂SAMO_{4 (aq)}), pri katerem nastaja žveplov trioksid (SO_{3 (g)}) z reakcijo izgorevanja žveplovega dioksida (SO_{2 (g)}), prikazano spodaj:

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

Ta reakcija poteka prepočasi, zato dodamo katalizator, dušikov dioksid (NO).

_{2 (g)}). Ta katalizator se kombinira z žveplovim dioksidom in tvori vmesno spojino (aktivirani kompleks), ki je dušikov monoksid (NO_(g)).

Ta vmesna spojina nato reagira s kisikovim plinom (O_{2 (g)}) za regeneracijo katalizatorja. Spodaj si oglejte, kako se to zgodi, in opazujte, kako so vsi v plinski fazi in tvorijo homogen medij:

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

Upoštevajte, da katalizator sodeluje le v vmesnih korakih, vendar se ne porabi. Na koncu reakcije je popolnoma obnovljen. Reakcija s tem mehanizmom v dveh korakih zahteva manj aktivacijske energije in zato poteka hitreje.

Grafični prikaz:

Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije

Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm