Гомогенний каталіз. Механізм однорідного каталізу

У тексті "Як діють каталітичні речовини?”, Було показано, що каталізатори здатні збільшувати швидкість реакцій, оскільки вони зменшують енергію активації, необхідну для того, щоб відбулася реакція. Вони роблять це, змінюючи механізм реакції, поєднуючись з реагентами та утворюючи проміжну сполуку, яка в свою чергу стає продуктами та каталізатором.

Називається один із способів, щоб це сталося Гомогенний каталіз - це коли каталізатор утворює однофазну систему з реагентами.

Це означає, що реагенти, продукти та каталізатор повинні знаходитися в одній фазі, тобто в одному і тому ж агрегатному стані.

Вивчення цього типу каталізу є важливим для науки та промисловості, оскільки кілька важливих реакцій для виробництва можна прискорити за допомогою невеликих кількостей каталізаторів.

Прикладом гомогенного каталізу, що використовується в промисловості, є проміжний етап у виробництві сірчаної кислоти (H₂ТІЛЬКИ_{4 (вод.)}), при якому утворюється триоксид сірки (SO_{3 (г)}) через реакцію горіння діоксиду сірки (SO_{2 (г)}), показано нижче:

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

Ця реакція протікає занадто повільно, тому додається каталізатор, діоксид азоту (NO)._{2 (г)}). Цей каталізатор поєднується з діоксидом сірки, утворюючи проміжну сполуку (активований комплекс), яка є монооксидом азоту (NO_(g)).

Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)

Потім ця проміжна сполука реагує з газоподібним киснем (O_{2 (г)}) для регенерації каталізатора. Подивіться нижче, як це відбувається, і спостерігайте, як вони всі знаходяться в газовій фазі, утворюючи однорідне середовище:

_{каталізаторкомплекс активований}
Крок 1: 2 ОС_{2 (г)} + 2 НІ_{2 (г)}→ 2 ОС_{3 (г)} + 2 НІ_(g)
Крок 2:  2 НІ_(g)+ 1 O_{2 (г)} → 2 НІ_{2 (г)}
Глобальна реакція: 2 ОТ_{2 (г)} + O_{2 (г)} → 2 ОС_{3 (г)}

Зауважте, що каталізатор бере участь лише в проміжних стадіях, але не витрачається. Після закінчення реакції він повністю відновлюється. Реакція з цим механізмом, здійснена у два етапи, вимагає меншої енергії активації, і тому вона протікає швидше.

Графічне зображення:

Дженніфер Фогача
Закінчив хімію

Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:

FOGAÇA, Дженніфер Роша Варгас. «Гомогенний каталіз»; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm. Доступ 27 червня 2021 року.