Peamine erinevus – homogeenne vs heterogeenne katalüsaator
Katalüsaatoreid on mitut tüüpi, kuid neid saab põhiliselt jagada kahte rühma: homogeensed katalüsaatorid ja heterogeensed katalüsaatorid. Peamine erinevus homogeensete ja heterogeensete katalüsaatorite vahel on see, et homogeenseid katalüsaatoreid võib alati leida vedelas faasis, samas kui heterogeenseid katalüsaatoreid võib leida aine kõigis kolmes faasis: tahkes faasis, vedelas faasis ja gaasifaasis.
Katalüsaatorid on ühendid, mida kasutatakse maksimaalse saagise saamiseks pehmetes tingimustes. See tähendab, et katalüsaatorid võivad suurendada konkreetse reaktsiooni saagist ja kiirendada reaktsiooni.
Mis on homogeenne katalüsaator?
Homogeensed katalüsaatorid on katalüütilised ühendid, mis on samas faasis ainetega, mis lähevad reaktsioonifaasi. Need homogeensed katalüsaatorid on sageli vedelas faasis. Homogeensete katalüsaatorite saamine on suhteliselt keeruline ja kulukas, kuna katalüsaator on reaktsiooniseguga samas faasis. See tähendab, et katalüsaatori eraldamine on keeruline. Homogeensete katalüsaatorite termiline stabiilsus on samuti halb. Kõige tavalisem näide homogeensete katalüsaatorite jaoks on metakompleksid.
Joonis 01: Katalüsaatorite toime
Homogeensed katalüsaatorid on tõhus alt aktiivsed madalatel temperatuuridel (alla 250 ◦C). Nende katalüsaatorite katalüütiline aktiivsus on heterogeensete katalüsaatoritega võrreldes mõõdukas. Selektiivsus on aga kõrge. Homogeense katalüsaatori ringlussevõtt on kallis, kuna katalüütiline regenereerimine on keeruline. Kuid katalüsaatorit on lihtne muuta, kuna see on vedelas faasis.
Homogeensete katalüsaatorite difusioonivõime on kõrge. Seda seetõttu, et kõik reagendid ja katalüsaator on samas vedelas faasis ja õige segamine viib katalüsaatori õige difusioonini kogu reaktsioonisegus. Homogeensetel katalüsaatoritel on tavaliselt hästi määratletud aktiivsed saidid. See tähendab, et katalüsaatorühendi pinnal on palju õigeid aktiivseid kohti, millega reagendid on seotud, ja reaktsioon kulgeb nendes aktiivsetes kohtades.
Mis on heterogeenne katalüsaator?
Heterogeensed katalüsaatorid on katalüütilised ühendid, mis on reaktsioonisegu faasist erinevas faasis. Neid katalüsaatoreid võib leida aine kõigis kolmes faasis: tahkes faasis, vedelas faasis või gaasifaasis. Katalüütiline regenereerimine on heterogeensetes katalüsaatorites lihtne ja odav, kuna katalüsaator on reaktsioonisegu faasist erinevas faasis. Tavalised heterogeensete katalüsaatorite näited on metallid, metallioksiidid jne.
Joonis 2: reaktsioonisegu on vedelas faasis, samas kui katalüsaator on tahkes faasis metall
Heterogeensete katalüsaatorite termiline stabiilsus on homogeensete katalüsaatoritega võrreldes väga hea. Need katalüsaatorid toimivad tõhus alt kõrgel temperatuuril, umbes 250–500 ◦C. Homogeensete katalüsaatoritega võrreldes on katalüütiline aktiivsus samuti kõrge. Reagentide selektiivsus on aga kehv kui homogeensetel katalüsaatoritel. Heterogeensete katalüsaatorite aktiivsed saidid ei ole täpselt määratletud. See vähendab selektiivsust.
Heterogeense katalüsaatori difusioon on halb, kui katalüsaatori pindala on väike, kuna katalüsaator ja reaktsioonisegu on kahefaasilised. Kuid katalüsaatori eraldamine on tavaliselt lihtne. Siis on katalüsaatori ringlussevõtt samuti lihtne.
Mis vahe on homogeensel ja heterogeensel katalüsaatoril?
Homogeenne vs heterogeenne katalüsaator |
|
| Homogeensed katalüsaatorid on katalüütilised ühendid, mis on samas faasis ainetega, mis lähevad reaktsioonifaasi. | Heterogeensed katalüsaatorid on katalüütilised ühendid, mis on reaktsioonisegu faasist erinevas faasis. |
| Faas | |
| Homogeenseid katalüsaatoreid võib leida enamasti vedelas faasis. | Heterogeenseid katalüsaatoreid võib leida kõigis kolmes faasis; tahke faas, vedel faas või gaasifaas. |
| Soojusstabiilsus | |
| Homogeensete katalüsaatorite termiline stabiilsus on halb. | Heterogeensete katalüsaatorite termiline stabiilsus on hea. |
| Katalüsaatori taastamine | |
| Homogeensete katalüsaatorite taastamine on keeruline ja kulukas. | Heterogeensete katalüsaatorite taastamine on lihtne ja odav. |
| Aktiivne sait | |
| Homogeensete katalüsaatorite aktiivne koht on täpselt määratletud ja hea selektiivsusega. | Heterogeensete katalüsaatorite aktiivne sait ei ole täpselt määratletud ja sellel on nõrk selektiivsus. |
| Katalüsaatorite taaskasutus | |
| Homogeensete katalüsaatorite ringlussevõtt on keeruline. | Heterogeensete katalüsaatorite ringlussevõtt on lihtne. |
| Katalüsaatori eraldamine | |
| Homogeense katalüsaatori eraldamine reaktsioonisegust on keeruline. | Heterogeense katalüsaatori eraldamine reaktsioonisegust on lihtne. |
| Temperatuuri sõltuvus | |
| Homogeensed katalüsaatorid töötavad paremini madalatel temperatuuridel (alla 250 ◦C). | Heterogeensed katalüsaatorid töötavad paremini kõrgel temperatuuril (umbes 250–500 ◦C). |
| Katalüsaatori modifikatsioon | |
| Homogeensete katalüsaatorite muutmine on lihtne. | Heterogeensete katalüsaatorite muutmine on keeruline. |
Kokkuvõte – homogeenne vs heterogeenne katalüsaator
Katalüsaatorid on ühendid, mis võivad suurendada konkreetse reaktsiooni reaktsioonikiirust, et anda lühikese aja jooksul optimaalne saagis. Katalüsaatoreid on kahte peamist tüüpi, mida nimetatakse homogeenseteks katalüsaatoriteks ja heterogeenseteks katalüsaatoriteks. Peamine erinevus homogeensete ja heterogeensete katalüsaatorite vahel on see, et homogeenseid katalüsaatoreid võib alati leida vedelas faasis, samas kui heterogeenseid katalüsaatoreid võib leida aine kõigis kolmes faasis; tahke faas, vedel faas ja gaasifaas.
