Τι είναι ένας ομοιογενής καταλύτης;

Στη χημεία, ένας καταλύτης είναι μια ουσία που προστίθεται για να επιταχύνει τον ρυθμό αντίδρασης χωρίς να καταναλώνεται στη διαδικασία.Ο καταλύτης συχνά προστίθεται σε μικρή ποσότητα σε σύγκριση με τα αντιδραστήρια και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί διαδοχικά σε μελλοντικές παρτίδες.Ένας ομοιογενής καταλύτης είναι αυτός που είναι μέρος της ίδιας φάσης με τα αντιδραστήρια mdash;είτε είναι στερεό, υγρό ή αέριο mdash;κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.Συχνά, τα συστατικά είναι διαφορετικών φάσεων στην καθαρή κατάσταση, αλλά διαλύονται σε ένα κοινό διαλύτη.Κάτω από αυτόν τον ορισμό, ακόμη και ένα αέριο που αντιδρά με υγρό παρουσία ενός κανονικά στερεού καταλύτη είναι ομοιογενής εάν οι τρεις διαλύονται όλοι εκείνη τη στιγμή. Η περισσότερη βιομηχανική κατάλυση χρησιμοποιεί ετερογενείς καταλύτες.Στην ετερογενής κατάλυση, υπάρχουν δύο ή περισσότερες φάσεις στην αντίδραση και συχνά περιλαμβάνει ένα συστατικό υγρού ή αερίου που εκτίθεται σε ένα στερεό καταλυτικό συστατικό που συνδέεται με ένα υπόστρωμα φορέα για ευκολία και για την πρόληψη απώλειας.Αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι ο καταλύτης είναι δαπανηρός, συμπεριλαμβανομένου ενός πολύτιμου μεταλλικού συστατικού.Για να αυξηθεί η απόδοση, η επιφάνεια μπορεί να μεγιστοποιηθεί με τον καταλύτη να είναι πολύ τελικά χωρισμένο.Ένα παράδειγμα είναι ο καταλυτικός μετατροπέας που βρίσκεται στα περισσότερα αυτοκίνητα.

Η χρήση ενός ομοιογενούς καταλύτη σε σύνθετη χημεία παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, εν μέρει λόγω νέων χρήσεων οργανομεταλλικών συμπλοκών.Οι πρώιμες εφαρμογές των ενώσεων οργανομαγνησίας και οργανολιθίου ήταν σε μεγάλο βαθμό ως συστατικά αντίδρασης και όχι ως καταλύτες.Τέτοιες ενώσεις ήταν ασταθείς.Η χρήση τους απαιτούσε τη διάλυση τους σε επικίνδυνες διαλύτες όπως αιθέρα ή τετραϋδροφουράνιο (THF).Συνδυάζοντας αυτά με άλλα υγρά αντιδραστήρια έβαλαν αυτές τις αντιδράσεις, εξ ορισμού, στην ομοιογενή κατηγορία.

Σήμερα, υπάρχουν πολύ πιο οργανομεταλλικές ενώσεις γνωστές.Μερικά από αυτά μπορούν να τοποθετηθούν στην κατηγορία ενός ομοιογενούς καταλύτη.Είναι συχνά πιο σταθεροί και ευκολότερο να χειριστούν.Αυτός ο τύπος ένωσης παρέχει ένα ευρύτερο πεδίο χρήσεων και χρησιμοποιείται συχνά ως ομοιογενής καταλύτης και όχι ως αντιδραστήριο.

Μερικά από τα νέα αντιδραστήρια είναι χρήσιμα σε αντιδράσεις πολυμερισμού.Άλλοι είναι κατάλληλοι για τη φαρμακευτική κατασκευή λόγω της ικανότητάς τους να μεταδίδουν χειραψίες.Αυτό αναφέρεται στην ικανότητα ελέγχου του δομικού σχεδιασμού τόσο στενά ώστε το πολωμένο φως να περιστρέφει μόνο έναν τρόπο.

Μια αξιοσημείωτη εφαρμογή είναι η προσπάθεια να μιμηθούμε τον κόσμο των φυτών μέσω τεχνητής φωτοσύνθεσης.Αυτό δεν πρέπει να συγχέεται μια άλλη χρήση του όρου: η διάσπαση του νερού σε υδρογόνο για την παραγωγή καυσίμου.Αντίθετα, η τεχνητή φωτοσύνθεση σε αυτή την περίπτωση αναφέρεται στη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα και του νερού σε υδατάνθρακες και οξυγόνο.Για μερικά χρόνια, οι οργανομεταλλικοί καταλύτες έχουν μελετηθεί με τεχνητή φωτοσύνθεση στο μυαλό.