Belangrijk verschil - Homogene versus heterogene katalysator
Katalysatoren zijn er in vele soorten, maar ze kunnen hoofdzakelijk worden onderverdeeld in twee groepen als homogene katalysatoren en heterogene katalysatoren. Het belangrijkste verschil tussen homogene en heterogene katalysatoren is dat homogene katalysatoren altijd in de vloeibare fase kunnen worden gevonden, terwijl heterogene katalysatoren in alle drie de fasen van de materie kunnen worden gevonden: vaste fase, vloeibare fase en gasfase.
Katalysatoren zijn verbindingen die worden gebruikt om onder milde omstandigheden een maximale opbrengst te verkrijgen. Dit betekent dat katalysatoren de opbrengst van een bepaalde reactie kunnen verhogen en de reactie kunnen versnellen.
Wat is een homogene katalysator?
Homogene katalysatoren zijn katalytische verbindingen die zich in dezelfde fase bevinden als de stoffen die in de reactiefase gaan. Deze homogene katalysatoren bevinden zich vaak in de vloeibare fase. Het winnen van homogene katalysatoren is relatief moeilijk en duur, aangezien de katalysator zich in dezelfde fase bevindt als het reactiemengsel. Dit betekent dat de katalysatorscheiding moeilijk is. De thermische stabiliteit van homogene katalysatoren is eveneens slecht. Het meest voorkomende 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 de katalytische terugwinning moeilijk is. Maar de wijziging van de katalysator is eenvoudig omdat deze zich in de vloeibare fase bevindt.
De diffusiviteit van homogene katalysatoren is hoog. Dit omdat alle reactanten en de katalysator zich in dezelfde vloeibare fase bevinden en goed roeren leidt tot een goede diffusie van de katalysator door het reactiemengsel. Homogene katalysatoren hebben meestal goed gedefinieerde actieve plaatsen. Dit betekent dat er veel juiste actieve plaatsen op het oppervlak van de katalysatorverbinding zijn waaraan de reactanten zijn gebonden, en de reactie verloopt op 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 de fasen van de materie: vaste fase, vloeibare fase of gasfase. De katalytische terugwinning is gemakkelijk en goedkoop in heterogene katalysatoren aangezien de katalysator zich in een andere fase bevindt dan die van de fase van het reactiemengsel. Veelvoorkomende voorbeelden van heterogene katalysatoren zijn metalen, metaaloxiden, enz.
Figuur 2: Reactiemengsel bevindt zich 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 efficiënt bij hoge temperaturen, rond de 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 plaatsen van heterogene katalysatoren zijn niet goed gedefinieerd. Dit vermindert selectiviteit.
De diffusie van heterogene katalysator 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 in de reactiefase gaan. | Heterogene katalysatoren zijn katalytische verbindingen die zich in een andere fase bevinden dan die van de fase van het reactiemengsel. |
| Fase | |
| Homogene katalysatoren zijn meestal te vinden in de vloeibare fase. | Heterogene katalysatoren zijn te vinden in alle drie de 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. |
| Katalysatorherstel | |
| Het terugwinnen van homogene katalysatoren is moeilijk en duur. | Het terugwinnen van heterogene katalysatoren is eenvoudig 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 | |
| Recycling 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 temperaturen (minder dan 250◦C). | Heterogene katalysatoren werken beter bij hoge temperaturen (ongeveer 250 tot 500◦C). |
| Katalysatormodificatie | |
| 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 in korte tijd een optimale opbrengst te geven. Er zijn twee hoofdtypen katalysatoren genaamd homogene katalysatoren en heterogene katalysatoren. Het belangrijkste verschil tussen homogene en heterogene katalysatoren is dat homogene katalysatoren altijd in de vloeibare fase kunnen worden gevonden, terwijl heterogene katalysatoren in alle drie de fasen van de materie kunnen worden gevonden; vaste fase, vloeibare fase en gasfase.
