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 виникнення реакції. 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)).

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

Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm