Heterogeneous catalysis (original) (raw)
التحفيز غير المتجانس في الكيمياء هو أحد نوعي عملية التحفيز الذي يتميز أن طور الحفاز يختلف عن طور المواد المتفاعلة. أغلب أمثلة التحفيز غير المتجانس في الصناعات الكيميائية تتضمن وجود الحفاز غير المتجانس في الحالة الصلبة، في حين أن المتفاعلات إما سائلة أو غازية. تعد عملية التحفيز غير المتجانس ذات أهمية صناعية كبيرة؛ كما أن لها أهمية علمية في مجال الأبحاث؛ إذ أن موضوع التحفيز غير المتجانس كان الأساس الذي بناءً عليه منحت جائزة نوبل لكل من فريتز هابر سنة 1918، وكارل بوش سنة 1931، وإرفينغ لانغموير سنة 1932 وغيرهارد إرتل سنة 2007.
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| dbo:abstract | التحفيز غير المتجانس في الكيمياء هو أحد نوعي عملية التحفيز الذي يتميز أن طور الحفاز يختلف عن طور المواد المتفاعلة. أغلب أمثلة التحفيز غير المتجانس في الصناعات الكيميائية تتضمن وجود الحفاز غير المتجانس في الحالة الصلبة، في حين أن المتفاعلات إما سائلة أو غازية. تعد عملية التحفيز غير المتجانس ذات أهمية صناعية كبيرة؛ كما أن لها أهمية علمية في مجال الأبحاث؛ إذ أن موضوع التحفيز غير المتجانس كان الأساس الذي بناءً عليه منحت جائزة نوبل لكل من فريتز هابر سنة 1918، وكارل بوش سنة 1931، وإرفينغ لانغموير سنة 1932 وغيرهارد إرتل سنة 2007. (ar) Catàlisi heterogènia és un terme químic que descriu la catàlisi quan el catalitzador es troba en una fase diferent (és a dir sòlid, líquid i gasós, però també entre l'oli i l'aigua) als reactius. Els catalitzadors heterogenis proporcionen una superfície en la que hi pugui haver la reacció. (ca) Heterogene Katalyse ist eine Form der Katalyse, bei der der Katalysator und die reagierenden Stoffe einer chemischen Reaktion in unterschiedlichen Phasen vorliegen, etwa als Gas und Feststoff oder als nicht mischbare Flüssigkeiten. Bei industriellen Prozessen liegt der heterogene Katalysator meist als Feststoff vor, als sogenannter Kontakt, und die Reaktionspartner sind Gase oder Flüssigkeiten. Die Vorteile der heterogenen gegenüber der homogenen Katalyse sind die leichte Trennung des Katalysators von Reaktanten und Produkten sowie die Möglichkeit, deaktivierte Katalysatoren einfach aufzuarbeiten. Heterogen-katalytische Verfahren zur Herstellung von Grundchemikalien, etwa das Kontaktverfahren zur Schwefelsäureherstellung, das Haber-Bosch-Verfahren zur Ammoniaksynthese oder die Methanolherstellung, haben einen entscheidenden Anteil am geschäftlichen Erfolg der chemischen Industrie. Durch Fischer-Tropsch-Synthese von Synthesegas aus Biomasse, Kohle oder Erdgas lassen sich synthetische XtL-Kraftstoffe und olefinische Rohstoffe für die chemische Industrie gewinnen. In Erdölraffinerien liefern heterogen-katalytische Verfahren einen erheblichen Beitrag zur Gewinnung hochoktaniger Ottokraftstoffe und anderer wertvoller Kohlenwasserstoffkomponenten. In der Umwelttechnik dient die heterogene Katalyse der Reinhaltung der Luft durch die Reduktion und Entfernung von Schadstoffen aus Kraftwerksemissionen. Die Entwicklung und der Einsatz des Drei-Wege-Katalysators reduzierten beim Betrieb mit optimalem Verbrennungsluftverhältnis die Schadstoffemissionen von Fahrzeugen mit Ottomotor signifikant. (de) In chemistry, heterogeneous catalysis is catalysis where the phase of catalysts differs from that of the reactants or products. The process contrasts with homogeneous catalysis where the reactants, products and catalyst exist in the same phase. Phase distinguishes between not only solid, liquid, and gas components, but also immiscible mixtures (e.g. oil and water), or anywhere an interface is present. Heterogeneous catalysis typically involves solid phase catalysts and gas phase reactants. In this case, there is a cycle of molecular adsorption, reaction, and desorption occurring at the catalyst surface. Thermodynamics, mass transfer, and heat transfer influence the rate (kinetics) of reaction. Heterogeneous catalysis is very important because it enables faster, large-scale production and the selective product formation. Approximately 35% of the world's GDP is influenced by catalysis. The production of 90% of chemicals (by volume) is assisted by solid catalysts. The chemical and energy industries rely heavily on heterogeneous catalysis. For example, the Haber–Bosch process uses metal-based catalysts in the synthesis of ammonia, an important component in fertilizer; 144 million tons of ammonia were produced in 2016. (en) Catálisis heterogénea es un término químico que describe la catálisis cuando el catalizador está en una fase diferente (es decir sólido, líquido y gas, pero también aceite y agua) a los reactivos. Los catalizadores heterogéneos proporcionan una superficie en la que pueda tener lugar la reacción. Para que la reacción se produzca, uno o más de los reactivos debe a la superficie del catalizador y en él. Después de la reacción, los productos deben desorberse de la superficie y difundir lejos de la superficie del sólido. Con frecuencia, este transporte de reactivos y productos de una fase a otra desempeña un papel dominante en la limitación de la velocidad de reacción. La comprensión de estos fenómenos de transporte y la , como p. ej. la , es un área importante de investigación de los catalizadores heterogéneos. El área de la superficie del catalizador también puede ser considerado. Los , por ejemplo, han encontrado utilidad como catalizadores debido a que sus áreas superficiales puede ser de más de 1000 m²/g, lo que aumenta la probabilidad de que una molécula de reactivo en solución entre en contacto con la superficie del catalizador y se adsorba . Si no se tienen en cuenta las velocidades de difusión, las velocidades de reacción para varias depende únicamente de las constantes de velocidad y las concentraciones de los reactivos. La catálisis heterogénea asimétrica puede utilizarse para sintetizar compuestos quirales enantiómeramente puros utilizando catalizadores heterogéneos.El campo es de la mayor importancia industrial y medioambiental. Ha atraído a dos Premios Nobel: Irving Langmuir en 1932 y Gerhard Ertl en 2007. Una clase de catalizadores heterogéneos son "imitadores de las enzimas", cuya superficie reactiva imita el sitio activo de enzimas biológicas. (es) En chimie, on parle de la catalyse hétérogène lorsque le catalyseur et les réactifs sont dans plusieurs phases. Généralement, le catalyseur est solide et les réactifs sont gazeux ou en solution aqueuse. La catalyse hétérogène est d'une importance primordiale dans de nombreux domaines de l'industrie chimique et le secteur de l'énergie. L'importance de la catalyse hétérogène est mise en évidence via les Prix Nobel pour Fritz Haber en 1918, Carl Bosch en 1931, Irving Langmuir en 1932 et Gerhard Ertl en 2007. (fr) In chimica, per catalisi eterogenea si intende una tipologia di catalisi in cui il catalizzatore e il reagente esistono in due fasi differenti. Il processo della catalisi eterogenea avviene quindi in prossimità dell'interfase reagente-catalizzatore, che può essere di vari tipi, ad esempio fluido-solido o liquido-liquido (nel caso di due liquidi immiscibili). Alcuni esempi sono: valorizzazione di anidride carbonica, metano, metanolo, propano e composti rinnovabili. I sistemi catalitici eterogenei possono essere costituiti anche da un catalizzatore (propriamente detto) fissato ad un supporto solido. Il supporto ha la funzione di mantenere allo stato solido il catalizzatore che altrimenti si disperderebbe nel fluido; infatti molto spesso i catalizzatori hanno un costo elevato, per cui non sarebbe economicamente conveniente che questi vengano trasportati dalla corrente fluida, nel qual caso si dovrebbe ricorrere a delle sostituzioni più frequenti del catalizzatore. Altre funzioni del supporto sono: ridurre la quantità di specie attiva, fornire una superficie e grandezza dei pori ottimale, aumentare la resistenza meccanica, aumentare la capacità di scambio di calore e stabilizzare componenti metalliche presenti. (it) Catálise heterogênea é um termo em química que descreve a catálise quando o catalisador está em uma fase diferente (ou seja sólido, líquido e gás, mas também óleo e água ou solução aquosa) aos reactantes. Os catalisadores heterogêneos proporcionam uma superfície de modo que se possa ter a reação. (pt) Kataliza heterogeniczna (niejednorodna) jest rodzajem katalizy polegającej na tym, że katalizator i reagenty znajdują się w różnych fazach fizycznych. Podczas tego rodzaju zjawiska właściwa reakcja zachodzi na granicy faz katalizator–substraty. W odróżnieniu od , gdzie reagenty oraz katalizator znajdują się w tej samej fazie termodynamicznej, typowym przykładem dla katalizy heterogenicznej jest katalizator w stanie stałym, przy obecności substratów w formie cieczy bądź gazów. Jednak różnorodność faz może również odnosić się do dwóch cieczy (np. wody i oleju), które nie rozpuszczają się w sobie nawzajem. Układ ten pozwala zaobserwować granicę między tymi dwiema cieczami. Typowy przebieg zjawiska zaistnienia katalizy niejednorodnej przebiega kolejno: 1. transport substratów reakcji z wnętrza fazy gazowej do zewnętrznej powierzchni katalizatora, 2. dyfuzja substratów w porach katalizatora do jego powierzchni wewnętrznej (w przypadku katalizatorów porowatych), 3. chemisorpcja przynajmniej jednego z substratów na powierzchni katalizatora, 4. reakcja powierzchniowa, w której następuje przekształcenie zaadsorbowanych substratów i powstanie produktów reakcji, 5. desorpcja produktów z powierzchni katalizatora, 6. transport produktów od wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni katalizatora do wnętrza fazy gazowej. Etapy 1, 2, i 6 to procesy natury fizycznej i zależą od własności fizycznych reagentów oraz tekstury katalizatora. Etapy 3-5 są natury chemicznej, ich szybkość zależy od rodzaju i struktury katalizatora. (pl) 多相催化（英語：Heterogeneous catalysis）指在两相（固-液、固-气、液-气）界面上发生的催化反应，目前工业中使用的催化反应大多属于多相催化。 在化学中，多相催化是指催化剂的形式，其中催化剂的相不同于反应物的相。这里的相不仅指固体，液体，气体，而且也指不混溶的液体，例如， 油和水。绝大多数实际的剂是固体，而绝大多数反应物是气体或液体。在化学和能源行业的许多领域，多相催化是至关重要的。多相催化吸引了1936年的弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡爾·博施（Carl Bosch），1932年的歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），和2007年的格哈德·埃特尔（Gerhard Ertl）荣获诺贝尔奖。 (zh) |
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