Kľúčový rozdiel – homogénny vs heterogénny katalyzátor
Katalyzátory sú mnohých typov, ale možno ich hlavne rozdeliť do dvoch skupín ako homogénne katalyzátory a heterogénne katalyzátory. Kľúčový rozdiel medzi homogénnymi a heterogénnymi katalyzátormi je v tom, že homogénne katalyzátory možno vždy nájsť v kvapalnej fáze, zatiaľ čo heterogénne katalyzátory možno nájsť vo všetkých troch fázach hmoty: tuhá fáza, kvapalná fáza a plynná fáza.
Katalyzátory sú zlúčeniny, ktoré sa používajú na dosiahnutie maximálneho výťažku za miernych podmienok. To znamená, že katalyzátory môžu zvýšiť výťažok konkrétnej reakcie a urýchliť reakciu.
Čo je homogénny katalyzátor?
Homogénne katalyzátory sú katalytické zlúčeniny, ktoré sú v rovnakej fáze ako látky, ktoré prechádzajú do reakčnej fázy. Tieto homogénne katalyzátory sú často v kvapalnej fáze. Získavanie homogénnych katalyzátorov je pomerne ťažké a nákladné, pretože katalyzátor je v rovnakej fáze ako reakčná zmes. To znamená, že separácia katalyzátora je náročná. Tepelná stabilita homogénnych katalyzátorov je tiež nízka. Najbežnejším príkladom homogénnych katalyzátorov sú metakomplexy.
Obrázok 01: Činnosť katalyzátorov
Homogénne katalyzátory sú efektívne aktívne v podmienkach nízkej teploty (menej ako 250◦C). Katalytická aktivita týchto katalyzátorov je mierna v porovnaní s heterogénnymi katalyzátormi. Selektivita je však vysoká. Recyklácia homogénneho katalyzátora je nákladná, pretože katalytická regenerácia je obtiažna. Ale modifikácia katalyzátora je jednoduchá, pretože je v kvapalnej fáze.
Difúzivita homogénnych katalyzátorov je vysoká. Je to preto, že všetky reaktanty a katalyzátor sú v rovnakej kvapalnej fáze a správne miešanie vedie k správnej difúzii katalyzátora v reakčnej zmesi. Homogénne katalyzátory majú zvyčajne dobre definované aktívne miesta. To znamená, že na povrchu katalytickej zlúčeniny je veľa správnych aktívnych miest, na ktoré sú reaktanty naviazané, a reakcia prebieha v týchto aktívnych miestach.
Čo je heterogénny katalyzátor?
Heterogénne katalyzátory sú katalytické zlúčeniny, ktoré sú v inej fáze ako fáza reakčnej zmesi. Tieto katalyzátory možno nájsť vo všetkých troch fázach hmoty: tuhá fáza, kvapalná fáza alebo plynná fáza. Katalytická regenerácia je jednoduchá a lacná v heterogénnych katalyzátoroch, pretože katalyzátor je v inej fáze ako fáza reakčnej zmesi. Bežné príklady heterogénnych katalyzátorov sú kovy, oxidy kovov atď.
Obrázok 2: Reakčná zmes je v kvapalnej fáze, zatiaľ čo katalyzátor je kov v tuhej fáze
Tepelná stabilita heterogénnych katalyzátorov je veľmi dobrá v porovnaní s homogénnymi katalyzátormi. Tieto katalyzátory účinne pôsobia v podmienkach vysokej teploty, okolo 250-500 °C. Katalytická aktivita je tiež vysoká v porovnaní s homogénnymi katalyzátormi. Selektivita reaktantov je však nízka ako selektivita homogénnych katalyzátorov. Aktívne miesta heterogénnych katalyzátorov nie sú dobre definované. To znižuje selektivitu.
Difúzia heterogénneho katalyzátora je nízka, ak je povrch katalyzátora nízky, pretože katalyzátor a reakčná zmes sú v dvoch fázach. Ale separácia katalyzátora je zvyčajne jednoduchá. Potom je recyklácia katalyzátora tiež jednoduchá.
Aký je rozdiel medzi homogénnym a heterogénnym katalyzátorom?
Homogénny verzus heterogénny katalyzátor |
|
| Homogénne katalyzátory sú katalytické zlúčeniny, ktoré sú v rovnakej fáze ako látky, ktoré prechádzajú do reakčnej fázy. | Heterogénne katalyzátory sú katalytické zlúčeniny, ktoré sú v inej fáze ako fáza reakčnej zmesi. |
| Fáza | |
| Homogénne katalyzátory možno nájsť väčšinou v kvapalnej fáze. | Heterogénne katalyzátory možno nájsť vo všetkých troch fázach; tuhá fáza, kvapalná fáza alebo plynná fáza. |
| Tepelná stabilita | |
| Tepelná stabilita homogénnych katalyzátorov je slabá. | Tepelná stabilita heterogénnych katalyzátorov je dobrá. |
| Catalyst Recovery | |
| Získanie homogénnych katalyzátorov je náročné a drahé. | Obnova heterogénnych katalyzátorov je jednoduchá a lacná. |
| Aktívna stránka | |
| Aktívne miesto homogénnych katalyzátorov je dobre definované a má dobrú selektivitu. | Aktívne miesto heterogénnych katalyzátorov nie je dobre definované a má slabú selektivitu. |
| Recyklácia katalyzátora | |
| Recyklácia homogénnych katalyzátorov je náročná. | Recyklácia heterogénnych katalyzátorov je jednoduchá. |
| Oddelenie katalyzátora | |
| Oddelenie homogénneho katalyzátora z reakčnej zmesi je náročné. | Oddelenie heterogénneho katalyzátora z reakčnej zmesi je jednoduché. |
| Závislosť od teploty | |
| Homogénne katalyzátory fungujú lepšie v podmienkach nízkej teploty (menej ako 250◦C). | Heterogénne katalyzátory fungujú lepšie v podmienkach vysokej teploty (okolo 250 až 500◦C). |
| Úprava katalyzátora | |
| Úprava homogénnych katalyzátorov je jednoduchá. | Modifikácia heterogénnych katalyzátorov je náročná. |
Zhrnutie – Homogénny verzus heterogénny katalyzátor
Katalyzátory sú zlúčeniny, ktoré môžu zvýšiť reakčnú rýchlosť konkrétnej reakcie, aby poskytli optimálny výťažok v krátkom časovom období. Existujú dva hlavné typy katalyzátorov nazývané homogénne katalyzátory a heterogénne katalyzátory. Kľúčový rozdiel medzi homogénnymi a heterogénnymi katalyzátormi je v tom, že homogénne katalyzátory možno vždy nájsť v kvapalnej fáze, zatiaľ čo heterogénne katalyzátory možno nájsť vo všetkých troch fázach hmoty; tuhá fáza, kvapalná fáza a plynná fáza.
