Galvenā atšķirība - homogēns pret heterogēnu katalizatoru
Katalizatori ir dažāda veida, taču tos galvenokārt var iedalīt divās grupās kā homogēnos katalizatorus un neviendabīgos katalizatorus. Galvenā atšķirība starp homogēniem un neviendabīgiem katalizatoriem ir tā, ka viendabīgus katalizatorus vienmēr var atrast šķidrā fāzē, turpretim heterogēnus katalizatorus var atrast visās trīs vielas fāzēs: cietā fāzē, šķidrā fāzē un gāzes fāzē.
Katalizatori ir savienojumi, kurus izmanto, lai iegūtu maksimālu iznākumu vieglos apstākļos. Tas nozīmē, ka katalizatori var palielināt konkrētas reakcijas iznākumu un paātrināt reakciju.
Kas ir homogēns katalizators?
Viendabīgi katalizatori ir katalītiski savienojumi, kas atrodas vienā fāzē ar vielām, kas nonāk reakcijas fāzē. Šie viendabīgie katalizatori bieži atrodas šķidrā fāzē. Homogēnu katalizatoru atgūšana ir salīdzinoši sarežģīta un dārga, jo katalizators atrodas tajā pašā fāzē, kurā atrodas reakcijas maisījums. Tas nozīmē, ka katalizatora atdalīšana ir sarežģīta. Arī homogēno katalizatoru termiskā stabilitāte ir slikta. Visizplatītākais homogēno katalizatoru piemērs ir meta kompleksi.
Attēls 01: Katalizatoru darbība
Viendabīgi katalizatori ir efektīvi aktīvi zemas temperatūras apstākļos (zem 250◦C). Šo katalizatoru katalītiskā aktivitāte ir mērena, salīdzinot ar neviendabīgiem katalizatoriem. Tomēr selektivitāte ir augsta. Viendabīgā katalizatora pārstrāde ir dārga, jo katalītiskā reģenerācija ir sarežģīta. Taču katalizatora modifikācija ir vienkārša, jo tas ir šķidrā fāzē.
Viendabīgu katalizatoru difūzija ir augsta. Tas notiek tāpēc, ka visi reaģenti un katalizators atrodas vienā šķidrā fāzē un pareiza maisīšana nodrošina pareizu katalizatora difūziju visā reakcijas maisījumā. Homogēniem katalizatoriem parasti ir skaidri noteiktas aktīvās vietas. Tas nozīmē, ka uz katalizatora savienojuma virsmas ir daudz atbilstošu aktīvo vietu, pie kurām ir piesaistīti reaģenti, un reakcija norisinās šajās aktīvajās vietās.
Kas ir neviendabīgs katalizators?
Heterogēni katalizatori ir katalītiski savienojumi, kas atrodas citā fāzē nekā reakcijas maisījuma fāze. Šos katalizatorus var atrast visās trīs vielas fāzēs: cietā fāzē, šķidrā fāzē vai gāzes fāzē. Katalītiskā atgūšana ir vienkārša un lēta heterogēnos katalizatoros, jo katalizators atrodas citā fāzē nekā reakcijas maisījuma fāze. Bieži sastopami neviendabīgu katalizatoru piemēri ir metāli, metālu oksīdi utt.
2. attēls: reakcijas maisījums ir šķidrā fāzē, turpretim katalizators ir metāls cietā fāzē
Neviendabīgu katalizatoru termiskā stabilitāte ir ļoti laba salīdzinājumā ar viendabīgiem katalizatoriem. Šie katalizatori efektīvi darbojas augstas temperatūras apstākļos, aptuveni 250-500 ◦C. Arī katalītiskā aktivitāte ir augsta, salīdzinot ar viendabīgiem katalizatoriem. Tomēr reaģentu selektivitāte ir vāja nekā homogēniem katalizatoriem. Neviendabīgu katalizatoru aktīvās vietas nav precīzi noteiktas. Tas samazina selektivitāti.
Neviendabīga katalizatora difūzija ir slikta, ja katalizatora virsmas laukums ir mazs, jo katalizators un reakcijas maisījums ir divās fāzēs. Bet katalizatora atdalīšana parasti ir vienkārša. Tad arī katalizatora pārstrāde ir vienkārša.
Kāda ir atšķirība starp homogēno un heterogēno katalizatoru?
Viendabīgs pret neviendabīgu katalizatoru |
|
| Viendabīgi katalizatori ir katalītiski savienojumi, kas atrodas vienā fāzē ar vielām, kas nonāk reakcijas fāzē. | Heterogēni katalizatori ir katalītiski savienojumi, kas atrodas citā fāzē nekā reakcijas maisījuma fāze. |
| Fāze | |
| Viendabīgus katalizatorus galvenokārt var atrast šķidrā fāzē. | Neviendabīgus katalizatorus var atrast visās trīs fāzēs; cietā fāze, šķidrā fāze vai gāzes fāze. |
| Termiskā stabilitāte | |
| Viendabīgu katalizatoru termiskā stabilitāte ir slikta. | Neviendabīgu katalizatoru termiskā stabilitāte ir laba. |
| Katalizatora atkopšana | |
| Viendabīgu katalizatoru atgūšana ir sarežģīta un dārga. | Neviendabīgu katalizatoru atgūšana ir vienkārša un lēta. |
| Aktīvā vietne | |
| Viendabīgu katalizatoru aktīvā vieta ir labi definēta, un tai ir laba selektivitāte. | Neviendabīgu katalizatoru aktīvā vieta nav precīzi definēta, un tai ir vāja selektivitāte. |
| Katalizatora pārstrāde | |
| Viendabīgu katalizatoru pārstrāde ir sarežģīta. | Neviendabīgu katalizatoru pārstrāde ir vienkārša. |
| Katalizatora atdalīšana | |
| Viendabīga katalizatora atdalīšana no reakcijas maisījuma ir sarežģīta. | Neviendabīga katalizatora atdalīšana no reakcijas maisījuma ir vienkārša. |
| Temperatūras atkarība | |
| Viendabīgi katalizatori darbojas labāk zemas temperatūras apstākļos (zem 250◦C). | Heterogēni katalizatori labāk darbojas augstas temperatūras apstākļos (apmēram no 250 līdz 500 ◦C). |
| Katalizatora modifikācija | |
| Viendabīgu katalizatoru modifikācija ir vienkārša. | Neviendabīgu katalizatoru modifikācija ir sarežģīta. |
Kopsavilkums - homogēns pret heterogēnu katalizatoru
Katalizatori ir savienojumi, kas var palielināt konkrētas reakcijas reakcijas ātrumu, lai īsā laika periodā nodrošinātu optimālu iznākumu. Ir divi galvenie katalizatoru veidi, ko sauc par homogēniem katalizatoriem un neviendabīgiem katalizatoriem. Galvenā atšķirība starp homogēniem un neviendabīgiem katalizatoriem ir tā, ka viendabīgus katalizatorus vienmēr var atrast šķidrā fāzē, turpretim neviendabīgus katalizatorus var atrast visās trīs vielas fāzēs; cietā fāze, šķidrā fāze un gāzes fāze.
