Pagrindinis skirtumas – homogeninis ir heterogeninis katalizatorius
Katalizatoriai yra įvairių tipų, tačiau juos daugiausia galima suskirstyti į dvi grupes: homogeninius ir heterogeninius katalizatorius. Pagrindinis skirtumas tarp homogeninių ir nevienalyčių katalizatorių yra tas, kad homogeninius katalizatorius visada galima rasti skystoje fazėje, o heterogeninius katalizatorius galima rasti visose trijose medžiagos fazėse: kietojoje, skystojoje ir dujinėje fazėje.
Katalizatoriai yra junginiai, kurie naudojami maksimaliai išeigai pasiekti švelniomis sąlygomis. Tai reiškia, kad katalizatoriai gali padidinti konkrečios reakcijos išeigą ir pagreitinti reakciją.
Kas yra homogeninis katalizatorius?
Homogeniniai katalizatoriai yra kataliziniai junginiai, kurie yra toje pačioje fazėje kaip ir medžiagos, kurios patenka į reakcijos fazę. Šie vienarūšiai katalizatoriai dažnai būna skystoje fazėje. Homogeninių katalizatorių išgavimas yra palyginti sunkus ir brangus, nes katalizatorius yra toje pačioje fazėje kaip ir reakcijos mišinys. Tai reiškia, kad katalizatoriaus atskyrimas yra sudėtingas. Homogeninių katalizatorių terminis stabilumas taip pat yra prastas. Dažniausias homogeninių katalizatorių pavyzdys yra meta kompleksai.
01 pav.: Katalizatorių veikimas
Homogeniniai katalizatoriai efektyviai veikia žemoje temperatūroje (žemesnėje nei 250 ◦C). Šių katalizatorių katalizinis aktyvumas yra vidutinis, palyginti su heterogeniniais katalizatoriais. Tačiau selektyvumas yra didelis. Homogeninio katalizatoriaus perdirbimas yra brangus, nes katalizinis regeneravimas yra sudėtingas. Tačiau katalizatorių lengva modifikuoti, nes jis yra skystoje fazėje.
Homogeninių katalizatorių difuziškumas yra didelis. Taip yra todėl, kad visi reagentai ir katalizatorius yra toje pačioje skystoje fazėje, o tinkamas maišymas užtikrina tinkamą katalizatoriaus difuziją visame reakcijos mišinyje. Homogeniniai katalizatoriai paprastai turi aiškiai apibrėžtas aktyvias vietas. Tai reiškia, kad katalizatoriaus junginio paviršiuje yra daug tinkamų aktyvių vietų, prie kurių prisijungia reagentai, ir reakcija vyksta tose aktyviosiose vietose.
Kas yra heterogeninis katalizatorius?
Heterogeniniai katalizatoriai yra kataliziniai junginiai, kurių fazė skiriasi nuo reakcijos mišinio fazės. Šiuos katalizatorius galima rasti visose trijose medžiagos fazėse: kietojoje, skystojoje arba dujinėje fazėje. Katalizinis regeneravimas yra lengvas ir pigus heterogeniniuose katalizatoriuose, nes katalizatorius yra kitoje fazėje nei reakcijos mišinio fazė. Įprasti heterogeninių katalizatorių pavyzdžiai yra metalai, metalų oksidai ir kt.
2 pav. Reakcijos mišinys yra skystos fazės, o katalizatorius yra kietos fazės metalas
Heterogeninių katalizatorių terminis stabilumas yra labai geras, palyginti su vienarūšiais katalizatoriais. Šie katalizatoriai efektyviai veikia esant aukštai temperatūrai, maždaug 250–500 ◦C. Katalizinis aktyvumas taip pat yra didelis, palyginti su homogeniniais katalizatoriais. Tačiau reagentų selektyvumas yra prastas nei homogeninių katalizatorių. Heterogeninių katalizatorių aktyvios vietos nėra tiksliai apibrėžtos. Tai sumažina selektyvumą.
Heterogeninio katalizatoriaus difuziškumas yra blogas, jei katalizatoriaus paviršiaus plotas mažas, nes katalizatorius ir reakcijos mišinys yra dviejų fazių. Tačiau katalizatoriaus atskyrimas paprastai yra nesudėtingas. Tada katalizatorių taip pat lengva perdirbti.
Kuo skiriasi vienalytis ir heterogeninis katalizatorius?
Homogeninis vs heterogeninis katalizatorius |
|
| Homogeniniai katalizatoriai yra kataliziniai junginiai, kurie yra toje pačioje fazėje kaip ir medžiagos, kurios patenka į reakcijos fazę. | Heterogeniniai katalizatoriai yra kataliziniai junginiai, kurių fazė skiriasi nuo reakcijos mišinio fazės. |
| Fazė | |
| Homogeninių katalizatorių dažniausiai galima rasti skystoje fazėje. | Heterogeninių katalizatorių galima rasti visose trijose fazėse; kietoji fazė, skystoji fazė arba dujinė fazė. |
| Šiluminis stabilumas | |
| Vienarūšių katalizatorių terminis stabilumas yra prastas. | Heterogeninių katalizatorių terminis stabilumas yra geras. |
| Katalizatoriaus atkūrimas | |
| Homogeninių katalizatorių išgavimas yra sunkus ir brangus. | Nevienarūšių katalizatorių regeneravimas yra lengvas ir pigus. |
| Aktyvi svetainė | |
| Homogeninių katalizatorių aktyvioji vieta yra aiškiai apibrėžta ir turi gerą selektyvumą. | Aktyvioji heterogeninių katalizatorių vieta nėra tiksliai apibrėžta ir jos selektyvumas yra prastas. |
| Katalizatoriaus perdirbimas | |
| Sunku perdirbti vienarūšius katalizatorius. | Eterogeninius katalizatorius lengva perdirbti. |
| Katalizatoriaus atskyrimas | |
| Sunku atskirti homogeninį katalizatorių nuo reakcijos mišinio. | Heterogeninį katalizatorių nuo reakcijos mišinio lengva atskirti. |
| Temperatūros priklausomybė | |
| Homogeniniai katalizatoriai geriau veikia žemoje temperatūroje (mažiau nei 250 ◦C). | Heterogeniniai katalizatoriai geriau veikia aukštoje temperatūroje (apie 250–500 ◦C). |
| Katalizatoriaus modifikacija | |
| Homogeninius katalizatorius lengva modifikuoti. | Modifikuoti heterogeninius katalizatorius sunku. |
Santrauka – vienarūšis vs heterogeninis katalizatorius
Katalizatoriai yra junginiai, galintys padidinti konkrečios reakcijos reakcijos greitį, kad per trumpą laiką būtų pasiekta optimali išeiga. Yra du pagrindiniai katalizatorių tipai, vadinami homogeniniais katalizatoriais ir heterogeniniais katalizatoriais. pagrindinis skirtumas tarp homogeninių ir nevienalyčių katalizatorių yra tas, kad vienarūšius katalizatorius visada galima rasti skystoje fazėje, tuo tarpu heterogeninius katalizatorius galima rasti visose trijose medžiagos fazėse; kietoji fazė, skystoji fazė ir dujinė fazė.
