Heterogen Katalyse
I heterogene katalyse, den katalysator, der er i en anden fase reaktanter. Mindst en af reaktanterne interagerer med den faste overflade i en fysisk proces kaldet adsorption på en sådan måde, at en kemisk binding i reaktanten bliver svag og derefter bryder. Giftstoffer er stoffer, der binder irreversibelt til katalysatorer, forhindrer reaktanter i at adsorbere og dermed reducere eller ødelægge katalysatorens effektivitet.,
et eksempel på heterogen katalyse er interaktionen mellem hydrogengas og overfladen af et metal, såsom Ni, Pd eller Pt. Som vist i del (A) i figur \(\Pageinde. {2}\) brydes brint–hydrogenbindingerne og producerer individuelle adsorberede hydrogenatomer på overfladen af metallet. Fordi de adsorberede atomer kan bevæge sig rundt på overfladen, kan to hydrogenatomer kollidere og danne et molekyle af brintgas, der derefter kan forlade overfladen i den omvendte proces, kaldet desorption. Adsorberede H-atomer på en metaloverflade er væsentligt mere reaktive end et hydrogenmolekyle., Fordi den relativt stærke H – h-binding (dissociationsenergi = 432 kJ/mol) allerede er brudt, er energibarrieren for de fleste reaktioner af H2 væsentligt lavere på katalysatoroverfladen.
Figur \(\PageIndex{2}\) viser en proces, der kaldes hydrogenering, hvor brint atomer er tilføjet til dobbeltbinding af en alken, som ethylen, til at give et produkt, der indeholder C–C single obligationer, i dette tilfælde ethan., Hydrogenering anvendes i fødevareindustrien til at omdanne vegetabilske olier, der består af lange kæder af alkener, til mere kommercielt værdifulde faste derivater, der indeholder alkylkæder. Hydrogenering af nogle af dobbeltbindingerne i flerumættede vegetabilske olier producerer for eksempel margarine, et produkt med smeltepunkt, tekstur og andre fysiske egenskaber svarende til smør.
flere vigtige eksempler på industrielle heterogene katalytiske reaktioner findes i tabel \(\Pageinde. {1}\)., Selv om de mekanismer, der af disse reaktioner er væsentligt mere kompliceret end den simple hydrogeneringsreaktionen, der er beskrevet her, de alle involverer adsorption af reaktanter på et fast katalytiske overflade, kemiske reaktion af adsorberet arter (undertiden via en række mellemliggende arter), og endelig desorption af produkter fra overfladen.