Ключевая разница - гомогенный и гетерогенный катализатор
Катализаторы бывают разных типов, но в основном их можно разделить на две группы: гомогенные катализаторы и гетерогенные катализаторы. Ключевое различие между гомогенными и гетерогенными катализаторами заключается в том, что гомогенные катализаторы всегда можно найти в жидкой фазе, тогда как гетерогенные катализаторы можно найти во всех трех фазах вещества: твердой, жидкой и газовой.
Катализаторы – это соединения, которые используются для получения максимального выхода в мягких условиях. Это означает, что катализаторы могут увеличить выход конкретной реакции и ускорить ее.
Что такое гомогенный катализатор?
Гомогенные катализаторы – это каталитические соединения, находящиеся в той же фазе, что и вещества, вступающие в фазу реакции. Эти гомогенные катализаторы часто находятся в жидкой фазе. Восстановление гомогенных катализаторов сравнительно сложно и дорого, поскольку катализатор находится в той же фазе, что и реакционная смесь. Это означает, что отделение катализатора затруднено. Термическая стабильность гомогенных катализаторов также плоха. Наиболее распространенным примером гомогенных катализаторов являются метакомплексы.
Рисунок 01: Действие катализаторов
Гомогенные катализаторы эффективно активны в низкотемпературных условиях (менее 250◦C). Каталитическая активность этих катализаторов умеренная по сравнению с гетерогенными катализаторами. Однако избирательность высокая. Повторное использование гомогенного катализатора является дорогостоящим, поскольку каталитическое восстановление затруднено. Но модифицировать катализатор легко, потому что он находится в жидкой фазе.
Коэффициент диффузии гомогенных катализаторов высокий. Это связано с тем, что все реагенты и катализатор находятся в одной и той же жидкой фазе, а правильное перемешивание приводит к надлежащей диффузии катализатора по всей реакционной смеси. Гомогенные катализаторы обычно имеют четко определенные активные центры. Это означает, что на поверхности каталитического соединения имеется множество соответствующих активных центров, с которыми связаны реагенты, и реакция протекает в этих активных центрах.
Что такое гетерогенный катализатор?
Гетерогенные катализаторы представляют собой каталитические соединения, которые находятся в фазе, отличной от фазы реакционной смеси. Эти катализаторы можно найти во всех трех фазах вещества: твердой фазе, жидкой фазе или газовой фазе. Каталитическое восстановление на гетерогенных катализаторах легко и дешево, поскольку катализатор находится в фазе, отличной от фазы реакционной смеси. Типичными примерами гетерогенных катализаторов являются металлы, оксиды металлов и т. д.
Рисунок 2: Реакционная смесь находится в жидкой фазе, тогда как катализатор представляет собой металл в твердой фазе
Термическая стабильность гетерогенных катализаторов очень хороша по сравнению с гомогенными катализаторами. Эти катализаторы эффективно действуют в высокотемпературных условиях, около 250-500°С. Каталитическая активность также высока по сравнению с гомогенными катализаторами. Однако селективность реагентов ниже, чем у гомогенных катализаторов. Активные центры гетерогенных катализаторов точно не определены. Это снижает избирательность.
Коэффициент диффузии гетерогенного катализатора плохой, если площадь поверхности катализатора мала, поскольку катализатор и реакционная смесь находятся в двух фазах. Но отделение катализатора обычно не вызывает затруднений. Тогда утилизация катализатора также не составит труда.
В чем разница между гомогенным и гетерогенным катализатором?
Гомогенный и гетерогенный катализатор |
|
| Гомогенные катализаторы – это каталитические соединения, находящиеся в той же фазе, что и вещества, вступающие в фазу реакции. | Гетерогенные катализаторы представляют собой каталитические соединения, которые находятся в фазе, отличной от фазы реакционной смеси. |
| Фаза | |
| Гомогенные катализаторы в основном находятся в жидкой фазе. | Гетерогенные катализаторы можно найти во всех трех фазах; твердая фаза, жидкая фаза или газовая фаза. |
| Тепловая стабильность | |
| Термическая стабильность гомогенных катализаторов плохая. | Термическая стабильность гетерогенных катализаторов хорошая. |
| Восстановление катализатора | |
| Извлечение гомогенных катализаторов сложно и дорого. | Извлечение гетерогенных катализаторов легко и дешево. |
| Активный сайт | |
| Активные центры гомогенных катализаторов четко определены и обладают хорошей селективностью. | Активные центры гетерогенных катализаторов плохо определены и обладают плохой селективностью. |
| Переработка катализатора | |
| Переработка гомогенных катализаторов затруднена. | Переработка гетерогенных катализаторов проста. |
| Разделение катализатора | |
| Выделение гомогенного катализатора из реакционной смеси затруднено. | Выделить гетерогенный катализатор из реакционной смеси несложно. |
| Температурная зависимость | |
| Гомогенные катализаторы лучше работают в низкотемпературных условиях (менее 250◦C). | Гетерогенные катализаторы лучше работают в высокотемпературных условиях (от 250 до 500◦C). |
| Модификация катализатора | |
| Модификация гомогенных катализаторов проста. | Модификация гетерогенных катализаторов затруднена. |
Резюме – гомогенный и гетерогенный катализатор
Катализаторы - это соединения, которые могут увеличить скорость конкретной реакции, чтобы получить оптимальный выход за короткий период времени. Существует два основных типа катализаторов, называемых гомогенными катализаторами и гетерогенными катализаторами. Ключевое различие между гомогенными и гетерогенными катализаторами заключается в том, что гомогенные катализаторы всегда можно найти в жидкой фазе, тогда как гетерогенные катализаторы можно найти во всех трех фазах вещества; твердая фаза, жидкая фаза и газовая фаза.
