Nøgleforskel – Homogen vs Heterogen Katalysator
Katalysatorer er af mange typer, men de kan hovedsageligt kategoriseres i to grupper som homogene katalysatorer og heterogene katalysatorer. Den vigtigste forskel mellem homogene og heterogene katalysatorer er, at homogene katalysatorer altid kan findes i væskefasen, hvorimod heterogene katalysatorer kan findes i alle tre faser af stoffet: fast fase, flydende fase og gasfase.
Katalysatorer er forbindelser, der bruges til at opnå maksim alt udbytte under milde forhold. Dette betyder, at katalysatorer kan øge udbyttet af en bestemt reaktion og fremskynde reaktionen.
Hvad er en homogen katalysator?
Homogene katalysatorer er katalytiske forbindelser, der er i samme fase som de stoffer, der går ind i reaktionsfasen. Disse homogene katalysatorer er ofte i væskefasen. Genvindingen af homogene katalysatorer er forholdsvis vanskelig og dyr, eftersom katalysatoren er i samme fase som reaktionsblandingen. Dette betyder, at katalysatoradskillelsen er vanskelig. Den termiske stabilitet af homogene katalysatorer er også dårlig. Det mest almindelige eksempel på homogene katalysatorer er metakomplekser.
Figur 01: Action of Catalysts
Homogene katalysatorer er effektivt aktive under lave temperaturforhold (mindre end 250◦C). Den katalytiske aktivitet af disse katalysatorer er moderat sammenlignet med heterogene katalysatorer. Selektiviteten er dog høj. Genanvendelse af den homogene katalysator er dyr, da den katalytiske genvinding er vanskelig. Men modifikationen af katalysatoren er let, fordi den er i flydende fase.
Diffusionsevnen af homogene katalysatorer er høj. Dette fordi alle reaktanter og katalysatoren er i den samme væskefase, og korrekt omrøring fører til korrekt diffusion af katalysatoren gennem reaktionsblandingen. Homogene katalysatorer har sædvanligvis veldefinerede aktive steder. Dette betyder, at der er mange rigtige aktive steder på overfladen af katalysatorforbindelsen, hvorpå reaktanterne er bundet, og reaktionen skrider frem i disse aktive steder.
Hvad er en heterogen katalysator?
Heterogene katalysatorer er katalytiske forbindelser, der er i en anden fase end fasen i reaktionsblandingen. Disse katalysatorer kan findes i alle tre faser af stof: fast fase, flydende fase eller gasfase. Den katalytiske genvinding er nem og billig i heterogene katalysatorer, eftersom katalysatoren er i en anden fase end fasen i reaktionsblandingen. Almindelige eksempler på heterogene katalysatorer er metaller, metaloxider osv.
Figur 2: Reaktionsblanding er i flydende fase, mens katalysator er et metal i fast fase
Heterogene katalysatorers termiske stabilitet er meget god sammenlignet med homogene katalysatorer. Disse katalysatorer virker effektivt under høje temperaturforhold, omkring 250-500◦C. Den katalytiske aktivitet er også høj sammenlignet med homogene katalysatorer. Selektiviteten af reaktanter er imidlertid dårlig end for homogene katalysatorer. De aktive steder for heterogene katalysatorer er ikke veldefinerede. Dette reducerer selektiviteten.
Diffusiviteten af heterogen katalysator er dårlig, hvis overfladearealet af katalysatoren er lavt, da katalysatoren og reaktionsblandingen er i to faser. Men adskillelsen af katalysatoren er norm alt ligetil. Så er genanvendelsen af katalysatoren også let.
Hvad er forskellen mellem homogen og heterogen katalysator?
homogen vs heterogen katalysator |
|
| Homogene katalysatorer er katalytiske forbindelser, der er i samme fase som de stoffer, der går ind i reaktionsfasen. | Heterogene katalysatorer er katalytiske forbindelser, der er i en anden fase end fasen i reaktionsblandingen. |
| Fase | |
| Homogene katalysatorer findes for det meste i væskefasen. | Heterogene katalysatorer kan findes i alle tre faser; fast fase, flydende fase eller gasfase. |
| Termisk stabilitet | |
| Den termiske stabilitet af homogene katalysatorer er dårlig. | Heterogene katalysatorers termiske stabilitet er god. |
| Catalyst Recovery | |
| Genvindingen af homogene katalysatorer er vanskelig og dyr. | Genvindingen af heterogene katalysatorer er nem og billig. |
| Aktivt websted | |
| Det aktive sted for homogene katalysatorer er veldefinerede og har god selektivitet. | Det aktive sted for heterogene katalysatorer er ikke veldefinerede og har ringe selektivitet. |
| Catalyst Genbrug | |
| Genbrug af homogene katalysatorer er vanskelig. | Genbrug af heterogene katalysatorer er let. |
| Katalysatoradskillelse | |
| Separationen af homogen katalysator fra reaktionsblandingen er vanskelig. | Separationen af heterogen katalysator fra reaktionsblandingen er let. |
| Temperaturafhængighed | |
| Homogene katalysatorer fungerer bedre under lave temperaturforhold (mindre end 250◦C). | Heterogene katalysatorer fungerer bedre under høje temperaturer (omkring 250 til 500◦C). |
| Catalyst Modification | |
| Modificeringen af homogene katalysatorer er let. | Modificeringen af heterogene katalysatorer er vanskelig. |
Opsummering – Homogen vs Heterogen Katalysator
Katalysatorer er forbindelser, der kan øge reaktionshastigheden af en bestemt reaktion for at give et optim alt udbytte på kort tid. Der er to hovedtyper af katalysatorer navngivet som homogene katalysatorer og heterogene katalysatorer. Nøgleforskellen mellem homogene og heterogene katalysatorer er, at homogene katalysatorer altid kan findes i væskefasen, hvorimod heterogene katalysatorer kan findes i alle tre faser af stof; fast fase, flydende fase og gasfase.
