Verschil tussen homogene en heterogene katalysator

Belangrijkste verschil - Homogene versus heterogene katalysator
 

Katalysatoren zijn van vele soorten, maar ze kunnen hoofdzakelijk in twee groepen worden onderverdeeld als homogene katalysatoren en heterogene katalysatoren. De belangrijk verschil tussen homogene en heterogene katalysatoren is dat homogene katalysatoren kunnen altijd worden gevonden in de vloeibare fase, terwijl heterogene katalysatoren kunnen worden gevonden in alle drie de fasen van de materie: vaste fase, vloeibare fase en gasfase.

Katalysatoren zijn verbindingen die worden gebruikt om maximale opbrengst te verkrijgen onder milde omstandigheden. Dit betekent dat katalysatoren de opbrengst van een bepaalde reactie kunnen verhogen en de reactie kunnen versnellen.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is een homogene katalysator
3. Wat is een heterogene katalysator
4. Vergelijking zij aan zij - Homogene versus heterogene katalysator in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is een homogene katalysator?

Homogene katalysatoren zijn katalytische verbindingen die zich in dezelfde fase bevinden als de stoffen die de reactiefase ingaan. Deze homogene katalysatoren bevinden zich vaak in de vloeibare fase. Het terugwinnen van homogene katalysatoren is relatief moeilijk en duur omdat de katalysator zich in dezelfde fase bevindt als het reactiemengsel. Dit betekent dat de katalysatorscheiding moeilijk is. De thermische stabiliteit van homogene katalysatoren is ook slecht. Het meest gebruikelijke voorbeeld voor homogene katalysatoren zijn metacomplexen.

Figuur 01: Actie van katalysatoren

Homogene katalysatoren zijn efficiënt actief bij lage temperaturen (minder dan 250◦C). De katalytische activiteit van deze katalysatoren is matig in vergelijking met heterogene katalysatoren. De selectiviteit is echter hoog. Het recyclen van de homogene katalysator is duur omdat het katalytische herstel moeilijk is. Maar de modificatie van de katalysator is eenvoudig omdat deze zich in de vloeibare fase bevindt.

De diffusie van homogene katalysatoren is hoog. Dit omdat alle reagentia en de katalysator zich in dezelfde vloeibare fase bevinden en juist roeren leidt tot een juiste diffusie van de katalysator door het reactiemengsel heen. Homogene katalysatoren hebben gewoonlijk goed gedefinieerde actieve sites. Dit betekent dat er vele geschikte actieve plaatsen op het oppervlak van de katalysatorverbinding zijn waarop de reactanten zijn gebonden en de reactie vordert in die actieve plaatsen.

Wat is een heterogene katalysator?

Heterogene katalysatoren zijn katalytische verbindingen die zich in een andere fase bevinden dan die van de fase van het reactiemengsel. Deze katalysatoren zijn te vinden in alle drie fasen van de materie: vaste fase, vloeistoffase of gasfase. De katalytische winning is gemakkelijk en goedkoop in heterogene katalysatoren omdat de katalysator zich in een andere fase bevindt dan die van de fase van het reactiemengsel. Gangbare voorbeelden voor heterogene katalysatoren zijn metalen, metaaloxiden, enz.

Figuur 2: Reactiemengsel zit in vloeibare fase terwijl katalysator een metaal in vaste fase is

De thermische stabiliteit van heterogene katalysatoren is zeer goed in vergelijking met homogene katalysatoren. Deze katalysatoren werken op efficiënte wijze onder omstandigheden van hoge temperatuur, rond 250 - 500 ° C. De katalytische activiteit is ook hoog in vergelijking met homogene katalysatoren. De selectiviteit van reactanten is echter slecht dan die van homogene katalysatoren. De actieve locaties van heterogene katalysatoren zijn niet goed gedefinieerd. Dit vermindert de selectiviteit.

Het diffusievermogen van heterogene katalysatoren is slecht als het oppervlak van de katalysator laag is, aangezien de katalysator en het reactiemengsel in twee fasen zijn. Maar de scheiding van de katalysator is meestal eenvoudig. Dan is het recyclen van de katalysator ook eenvoudig.

Wat is het verschil tussen homogene en heterogene katalysator?

Homogene versus heterogene katalysator
Homogene katalysatoren zijn katalytische verbindingen die zich in dezelfde fase bevinden als de stoffen die de reactiefase ingaan.	Heterogene katalysatoren zijn katalytische verbindingen die zich in een andere fase bevinden dan die van de fase van het reactiemengsel.
Fase
Homogene katalysatoren bevinden zich meestal in de vloeibare fase.	Heterogene katalysatoren zijn te vinden in alle drie fasen; vaste fase, vloeibare fase of gasfase.
Thermische stabiliteit
De thermische stabiliteit van homogene katalysatoren is slecht.	De thermische stabiliteit van heterogene katalysatoren is goed.
Catalyst Recovery
Het terugwinnen van homogene katalysatoren is moeilijk en duur.	Het terugwinnen van heterogene katalysatoren is gemakkelijk en goedkoop.
Actieve site
De actieve plaats van homogene katalysatoren is goed gedefinieerd en heeft een goede selectiviteit.	De actieve plaats van heterogene katalysatoren is niet goed gedefinieerd en heeft een slechte selectiviteit.
Catalyst Recycling
Het recycleren van homogene katalysatoren is moeilijk.	Het recyclen van heterogene katalysatoren is eenvoudig.
Katalysatorscheiding
De scheiding van homogene katalysator uit het reactiemengsel is moeilijk.	De scheiding van heterogene katalysator uit het reactiemengsel is eenvoudig.
Temperatuurafhankelijkheid
Homogene katalysatoren werken beter bij lage temperatuur (minder dan 250◦C).	Heterogene katalysatoren werken beter bij omstandigheden met hoge temperaturen (ongeveer 250 tot 500◦C).
Katalysator modificatie
De modificatie van homogene katalysatoren is eenvoudig.	De modificatie van heterogene katalysatoren is moeilijk.

Samenvatting - Homogene versus heterogene katalysator

Katalysatoren zijn verbindingen die de reactiesnelheid van een bepaalde reactie kunnen verhogen om een ​​optimale opbrengst te geven in een korte tijdsperiode. Er zijn twee hoofdtypen van katalysatoren die worden aangeduid als homogene katalysatoren en heterogene katalysatoren. Het belangrijkste verschil tussen homogene en heterogene katalysatoren is dat homogene katalysatoren altijd in de vloeistoffase te vinden zijn, terwijl heterogene katalysatoren in alle drie de fasen van de materie te vinden zijn; vaste fase, vloeibare fase en gasfase.

Referentie:

1. Soorten katalyse, Chemguide, Beschikbaar Hier.
2. "Homogene katalyse." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 25 februari 2018, Beschikbaar Hier.
3. "Heterogene katalyse." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16 maart 2018, Beschikbaar Hier.

Afbeelding met dank aan:

1. "CatalysisScheme" aangenomen door Smokefoot - Eigen werk verondersteld (gebaseerd op auteursrechtclaims) (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Heterogene asymmetrische hydrogenering Pyridines" door Bermbrecht - eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia