Βασική διαφορά – Ομοιογενής έναντι Ετερογενούς Καταλύτη
Οι καταλύτες είναι πολλών τύπων, αλλά μπορούν να κατηγοριοποιηθούν κυρίως σε δύο ομάδες ως ομογενείς καταλύτες και ετερογενείς καταλύτες. Η βασική διαφορά μεταξύ ομογενών και ετερογενών καταλυτών είναι ότι οι ομογενείς καταλύτες μπορούν πάντα να βρεθούν στην υγρή φάση, ενώ οι ετερογενείς καταλύτες μπορούν να βρεθούν και στις τρεις φάσεις της ύλης: στερεά φάση, υγρή φάση και αέρια φάση.
Οι καταλύτες είναι ενώσεις που χρησιμοποιούνται για την επίτευξη μέγιστης απόδοσης υπό ήπιες συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι οι καταλύτες μπορούν να αυξήσουν την απόδοση μιας συγκεκριμένης αντίδρασης και να επιταχύνουν την αντίδραση.
Τι είναι ο ομογενής καταλύτης;
Ομογενείς καταλύτες είναι καταλυτικές ενώσεις που βρίσκονται στην ίδια φάση με τις ουσίες που εισέρχονται στη φάση της αντίδρασης. Αυτοί οι ομοιογενείς καταλύτες βρίσκονται συχνά στην υγρή φάση. Η ανάκτηση ομοιογενών καταλυτών είναι συγκριτικά δύσκολη και δαπανηρή αφού ο καταλύτης βρίσκεται στην ίδια φάση με το μίγμα της αντίδρασης. Αυτό σημαίνει ότι ο διαχωρισμός του καταλύτη είναι δύσκολος. Η θερμική σταθερότητα των ομοιογενών καταλυτών είναι επίσης κακή. Το πιο κοινό παράδειγμα για ομογενείς καταλύτες είναι τα μετα-σύμπλοκα.
Εικόνα 01: Δράση Καταλυτών
Ομογενείς καταλύτες είναι αποτελεσματικά ενεργοί σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας (κάτω από 250◦C). Η καταλυτική δράση αυτών των καταλυτών είναι μέτρια σε σύγκριση με τους ετερογενείς καταλύτες. Ωστόσο, η επιλεκτικότητα είναι υψηλή. Η ανακύκλωση του ομογενούς καταλύτη είναι δαπανηρή αφού η καταλυτική ανάκτηση είναι δύσκολη. Όμως η τροποποίηση του καταλύτη είναι εύκολη γιατί βρίσκεται στην υγρή φάση.
Η διαχυτικότητα των ομοιογενών καταλυτών είναι υψηλή. Αυτό γιατί όλα τα αντιδρώντα και ο καταλύτης βρίσκονται στην ίδια υγρή φάση και η σωστή ανάδευση οδηγεί σε σωστή διάχυση του καταλύτη σε όλο το μίγμα της αντίδρασης. Οι ομογενείς καταλύτες έχουν συνήθως καλά καθορισμένες ενεργές θέσεις. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν πολλές κατάλληλες ενεργές θέσεις στην επιφάνεια της καταλυτικής ένωσης στις οποίες συνδέονται τα αντιδρώντα και η αντίδραση εξελίσσεται σε αυτές τις ενεργές θέσεις.
Τι είναι ένας Ετερογενής Καταλύτης;
Οι ετερογενείς καταλύτες είναι καταλυτικές ενώσεις που βρίσκονται σε διαφορετική φάση από αυτή της φάσης του μείγματος αντίδρασης. Αυτοί οι καταλύτες μπορούν να βρεθούν και στις τρεις φάσεις της ύλης: στερεά φάση, υγρή φάση ή αέρια φάση. Η καταλυτική ανάκτηση είναι εύκολη και φθηνή σε ετερογενείς καταλύτες αφού ο καταλύτης βρίσκεται σε διαφορετική φάση από αυτή της φάσης του μίγματος αντίδρασης. Συνήθη παραδείγματα για ετερογενείς καταλύτες είναι μέταλλα, οξείδια μετάλλων κ.λπ.
Εικόνα 2: Το μείγμα αντίδρασης βρίσκεται σε υγρή φάση ενώ ο καταλύτης είναι μέταλλο σε στερεή φάση
Η θερμική σταθερότητα των ετερογενών καταλυτών είναι πολύ καλή σε σύγκριση με τους ομογενείς καταλύτες. Αυτοί οι καταλύτες δρουν αποτελεσματικά σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, περίπου 250-500◦C. Η καταλυτική δραστηριότητα είναι επίσης υψηλή σε σύγκριση με ομογενείς καταλύτες. Ωστόσο, η εκλεκτικότητα των αντιδρώντων είναι φτωχή από αυτή των ομοιογενών καταλυτών. Οι ενεργές θέσεις των ετερογενών καταλυτών δεν είναι καλά καθορισμένες. Αυτό μειώνει την επιλεκτικότητα.
Η διαχυτικότητα του ετερογενούς καταλύτη είναι φτωχή εάν η επιφάνεια του καταλύτη είναι χαμηλή, καθώς ο καταλύτης και το μείγμα της αντίδρασης βρίσκονται σε δύο φάσεις. Αλλά ο διαχωρισμός του καταλύτη είναι συνήθως απλός. Τότε η ανακύκλωση του καταλύτη είναι επίσης εύκολη.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ομογενούς και ετερογενούς καταλύτη;
Ομογενής έναντι Ετερογενούς Καταλύτη |
|
| Ομογενείς καταλύτες είναι καταλυτικές ενώσεις που βρίσκονται στην ίδια φάση με τις ουσίες που εισέρχονται στη φάση της αντίδρασης. | Οι ετερογενείς καταλύτες είναι καταλυτικές ενώσεις που βρίσκονται σε διαφορετική φάση από αυτή της φάσης του μείγματος αντίδρασης. |
| Φάση | |
| Ομοιογενείς καταλύτες μπορούν να βρεθούν κυρίως στην υγρή φάση. | Ετερογενείς καταλύτες μπορούν να βρεθούν και στις τρεις φάσεις. στερεά φάση, υγρή φάση ή αέρια φάση. |
| Θερμική σταθερότητα | |
| Η θερμική σταθερότητα των ομοιογενών καταλυτών είναι κακή. | Η θερμική σταθερότητα των ετερογενών καταλυτών είναι καλή. |
| Ανάκτηση καταλύτη | |
| Η ανάκτηση ομοιογενών καταλυτών είναι δύσκολη και δαπανηρή. | Η ανάκτηση ετερογενών καταλυτών είναι εύκολη και φθηνή. |
| Ενεργός ιστότοπος | |
| Η ενεργή θέση των ομοιογενών καταλυτών είναι καλά καθορισμένη και έχει καλή εκλεκτικότητα. | Η ενεργή θέση των ετερογενών καταλυτών δεν είναι καλά καθορισμένη και έχει χαμηλή εκλεκτικότητα. |
| Ανακύκλωση καταλυτών | |
| Η ανακύκλωση ομοιογενών καταλυτών είναι δύσκολη. | Η ανακύκλωση ετερογενών καταλυτών είναι εύκολη. |
| Διαχωρισμός καταλύτη | |
| Ο διαχωρισμός του ομογενούς καταλύτη από το μείγμα αντίδρασης είναι δύσκολος. | Ο διαχωρισμός του ετερογενούς καταλύτη από το μίγμα της αντίδρασης είναι εύκολος. |
| Εξάρτηση από τη θερμοκρασία | |
| Ομογενείς καταλύτες λειτουργούν καλύτερα σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας (κάτω από 250◦C). | Οι ετερογενείς καταλύτες λειτουργούν καλύτερα σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας (περίπου 250 έως 500◦C). |
| Τροποποίηση καταλύτη | |
| Η τροποποίηση των ομοιογενών καταλυτών είναι εύκολη. | Η τροποποίηση των ετερογενών καταλυτών είναι δύσκολη. |
Σύνοψη – Ομογενής έναντι Ετερογενούς Καταλύτη
Οι καταλύτες είναι ενώσεις που μπορούν να αυξήσουν τον ρυθμό αντίδρασης μιας συγκεκριμένης αντίδρασης για να δώσουν μια βέλτιστη απόδοση σε σύντομο χρονικό διάστημα. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι καταλυτών που ονομάζονται ομογενείς καταλύτες και ετερογενείς καταλύτες. Η βασική διαφορά μεταξύ ομογενών και ετερογενών καταλυτών είναι ότι οι ομογενείς καταλύτες μπορούν πάντα να βρεθούν στην υγρή φάση, ενώ οι ετερογενείς καταλύτες μπορούν να βρεθούν και στις τρεις φάσεις της ύλης. στερεά φάση, υγρή φάση και αέρια φάση.
