Klíčový rozdíl – Homogenní vs. heterogenní katalyzátor
Katalyzátorů je mnoho typů, ale lze je rozdělit hlavně do dvou skupin jako homogenní katalyzátory a heterogenní katalyzátory. Klíčový rozdíl mezi homogenními a heterogenními katalyzátory je v tom, že homogenní katalyzátory lze vždy nalézt v kapalné fázi, zatímco heterogenní katalyzátory lze nalézt ve všech třech fázích hmoty: pevná fáze, kapalná fáze a plynná fáze.
Katalyzátory jsou sloučeniny, které se používají k dosažení maximálního výtěžku za mírných podmínek. To znamená, že katalyzátory mohou zvýšit výtěžek konkrétní reakce a urychlit reakci.
Co je homogenní katalyzátor?
Homogenní katalyzátory jsou katalytické sloučeniny, které jsou ve stejné fázi jako látky, které přecházejí do reakční fáze. Tyto homogenní katalyzátory jsou často v kapalné fázi. Získávání homogenních katalyzátorů je poměrně obtížné a nákladné, protože katalyzátor je ve stejné fázi jako reakční směs. To znamená, že separace katalyzátoru je obtížná. Tepelná stabilita homogenních katalyzátorů je také špatná. Nejběžnějším příkladem homogenních katalyzátorů jsou metakomplexy.
Obrázek 01: Akce katalyzátorů
Homogenní katalyzátory jsou účinně aktivní v podmínkách nízké teploty (méně než 250◦C). Katalytická aktivita těchto katalyzátorů je střední ve srovnání s heterogenními katalyzátory. Selektivita je však vysoká. Recyklace homogenního katalyzátoru je nákladná, protože katalytická regenerace je obtížná. Ale modifikace katalyzátoru je snadná, protože je v kapalné fázi.
Difuzivita homogenních katalyzátorů je vysoká. To proto, že všechny reaktanty a katalyzátor jsou ve stejné kapalné fázi a správné míchání vede ke správné difúzi katalyzátoru v reakční směsi. Homogenní katalyzátory mají obvykle dobře definovaná aktivní místa. To znamená, že na povrchu katalytické sloučeniny je mnoho správných aktivních míst, na která jsou reaktanty navázány, a reakce probíhá v těchto aktivních místech.
Co je heterogenní katalyzátor?
Heterogenní katalyzátory jsou katalytické sloučeniny, které jsou v jiné fázi než fáze reakční směsi. Tyto katalyzátory lze nalézt ve všech třech fázích hmoty: pevné fázi, kapalné fázi nebo plynné fázi. Katalytická izolace je u heterogenních katalyzátorů snadná a levná, protože katalyzátor je v jiné fázi než fáze reakční směsi. Běžnými příklady heterogenních katalyzátorů jsou kovy, oxidy kovů atd.
Obrázek 2: Reakční směs je v kapalné fázi, zatímco katalyzátor je kov v pevné fázi
Tepelná stabilita heterogenních katalyzátorů je velmi dobrá ve srovnání s homogenními katalyzátory. Tyto katalyzátory účinně působí za vysokých teplot, kolem 250-500◦C. Katalytická aktivita je také vysoká ve srovnání s homogenními katalyzátory. Selektivita reaktantů je však špatná než selektivita homogenních katalyzátorů. Aktivní místa heterogenních katalyzátorů nejsou dobře definována. To snižuje selektivitu.
Difuzivita heterogenního katalyzátoru je špatná, pokud je povrch katalyzátoru nízký, protože katalyzátor a reakční směs jsou ve dvou fázích. Ale separace katalyzátoru je obvykle jednoduchá. Potom je recyklace katalyzátoru také snadná.
Jaký je rozdíl mezi homogenním a heterogenním katalyzátorem?
Homogenní vs heterogenní katalyzátor |
|
| Homogenní katalyzátory jsou katalytické sloučeniny, které jsou ve stejné fázi jako látky, které přecházejí do reakční fáze. | Heterogenní katalyzátory jsou katalytické sloučeniny, které jsou v jiné fázi než fáze reakční směsi. |
| Fáze | |
| Homogenní katalyzátory lze nalézt většinou v kapalné fázi. | Heterogenní katalyzátory lze nalézt ve všech třech fázích; pevná fáze, kapalná fáze nebo plynná fáze. |
| Tepelná stabilita | |
| Tepelná stabilita homogenních katalyzátorů je špatná. | Tepelná stabilita heterogenních katalyzátorů je dobrá. |
| Catalyst Recovery | |
| Získání homogenních katalyzátorů je obtížné a nákladné. | Obnova heterogenních katalyzátorů je snadná a levná. |
| Aktivní stránka | |
| Aktivní místo homogenních katalyzátorů je dobře definované a má dobrou selektivitu. | Aktivní místo heterogenních katalyzátorů není dobře definované a má špatnou selektivitu. |
| Recyklace katalyzátoru | |
| Recyklace homogenních katalyzátorů je obtížná. | Recyklace heterogenních katalyzátorů je snadná. |
| Separace katalyzátoru | |
| Oddělení homogenního katalyzátoru z reakční směsi je obtížné. | Oddělení heterogenního katalyzátoru z reakční směsi je snadné. |
| Závislost na teplotě | |
| Homogenní katalyzátory fungují lépe v podmínkách nízkých teplot (méně než 250◦C). | Heterogenní katalyzátory fungují lépe při vysokých teplotách (kolem 250 až 500◦C). |
| Úprava katalyzátoru | |
| Modifikace homogenních katalyzátorů je snadná. | Modifikace heterogenních katalyzátorů je obtížná. |
Shrnutí – Homogenní vs. heterogenní katalyzátor
Katalyzátory jsou sloučeniny, které mohou zvýšit reakční rychlost konkrétní reakce a poskytnout optimální výtěžek v krátkém časovém období. Existují dva hlavní typy katalyzátorů pojmenované jako homogenní katalyzátory a heterogenní katalyzátory. Klíčový rozdíl mezi homogenními a heterogenními katalyzátory je v tom, že homogenní katalyzátory lze vždy nalézt v kapalné fázi, zatímco heterogenní katalyzátory lze nalézt ve všech třech fázích hmoty; pevná fáze, kapalná fáze a plynná fáze.
