הבדל מפתח – קטליזטור הומוגני לעומת הטרוגני
זרזים הם מסוגים רבים, אך ניתן לסווג אותם בעיקר לשתי קבוצות כזרזים הומוגניים וזרזים הטרוגניים. ההבדל העיקרי בין זרזים הומוגניים להטרוגניים הוא שזרזים הומוגניים תמיד יכולים להימצא בשלב הנוזלי ואילו זרזים הטרוגניים יכולים להימצא בכל שלושת השלבים של החומר: פאזה מוצקה, פאזה נוזלית ופאזה גז.
זרזים הם תרכובות המשמשות להשגת תשואה מקסימלית בתנאים מתונים. המשמעות היא שזרזים יכולים להגדיל את התשואה של תגובה מסוימת ולהאיץ את התגובה.
מהו זרז הומוגני?
זרזים הומוגניים הם תרכובות קטליטיות שנמצאות באותו שלב כמו החומרים שעוברים לשלב התגובה. זרזים הומוגניים אלה נמצאים לעתים קרובות בשלב הנוזל. ההתאוששות של זרזים הומוגניים היא קשה ויקרה יחסית מכיוון שהזרז נמצא באותו שלב כמו תערובת התגובה. המשמעות היא שהפרדת הזרז קשה. גם היציבות התרמית של זרזים הומוגניים גרועה. הדוגמה הנפוצה ביותר לזרזים הומוגניים הם מתחמי מטה.
איור 01: פעולת זרזים
זרזים הומוגניים פעילים ביעילות בתנאי טמפרטורה נמוכים (פחות מ-250◦C). הפעילות הקטליטית של זרזים אלה מתונה בהשוואה לזרזים הטרוגניים.עם זאת, הסלקטיביות גבוהה. המיחזור של הזרז ההומוגני הוא יקר מכיוון שההתאוששות הקטליטית קשה. אבל השינוי של הזרז קל כי הוא נמצא בשלב הנוזל.
הפיצול של זרזים הומוגניים גבוהה. הסיבה לכך היא שכל המגיבים והזרז נמצאים באותו שלב נוזלי וערבול נכון מוביל לפיזור נכון של הזרז בכל תערובת התגובה. לזרזים הומוגניים יש בדרך כלל אתרים פעילים מוגדרים היטב. המשמעות היא שיש הרבה אתרים פעילים תקינים על פני השטח של תרכובת הזרז שאליהם קשורים המגיבים, והתגובה מתקדמת באותם אתרים פעילים.
מהו זרז הטרוגני?
זרזים הטרוגניים הם תרכובות קטליטיות שנמצאות בשלב שונה מזה של השלב של תערובת התגובה. ניתן למצוא זרזים אלה בכל שלושת השלבים של החומר: פאזה מוצקה, פאזה נוזלית או פאזה גז. ההתאוששות הקטליטית קלה וזולה בזרזים הטרוגניים שכן הזרז נמצא בשלב שונה מזה של שלב תערובת התגובה.דוגמאות נפוצות לזרזים הטרוגניים הן מתכות, תחמוצות מתכות וכו'.
איור 2: תערובת התגובה נמצאת בשלב נוזלי ואילו זרז הוא מתכת בשלב מוצק
היציבות התרמית של זרזים הטרוגניים טובה מאוד בהשוואה לזרזים הומוגניים. זרזים אלו פועלים ביעילות בתנאי טמפרטורה גבוהים, בסביבות 250-500◦C. הפעילות הקטליטית גבוהה גם בהשוואה לזרזים הומוגניים. עם זאת, הסלקטיביות של מגיבים גרועה מזו של זרזים הומוגניים. האתרים הפעילים של זרזים הטרוגניים אינם מוגדרים היטב. זה מפחית את הסלקטיביות.
הפיזור של זרז הטרוגני גרוע אם שטח הפנים של הזרז נמוך מאחר שהזרז ותערובת התגובה נמצאים בשני שלבים. אבל ההפרדה של הזרז היא בדרך כלל פשוטה. אז גם המיחזור של הזרז קל.
מה ההבדל בין זרז הומוגני להטרוגני?
קטליזטור הומגני לעומת הטרוגני |
|
| זרזים הומוגניים הם תרכובות קטליטיות שנמצאות באותו שלב כמו החומרים שעוברים לשלב התגובה. | זרזים הטרוגניים הם תרכובות קטליטיות שנמצאות בשלב שונה מזה של השלב של תערובת התגובה. |
| שלב | |
| זרזים הומוגניים ניתן למצוא בעיקר בשלב הנוזל. | ניתן למצוא זרזים הטרוגניים בכל שלושת השלבים; שלב מוצק, שלב נוזלי או שלב גז. |
| יציבות תרמית | |
| היציבות התרמית של זרזים הומוגניים גרועה. | היציבות התרמית של זרזים הטרוגניים טובה. |
| שחזור זרז | |
| התאוששות של זרזים הומוגניים היא קשה ויקרה. | החלמה של זרזים הטרוגניים קלה וזולה. |
| אתר פעיל | |
| האתר הפעיל של זרזים הומוגניים מוגדרים היטב ובעל סלקטיביות טובה. | האתר הפעיל של זרזים הטרוגניים אינם מוגדרים היטב ויש לו סלקטיביות ירודה. |
| Catalyst Recycling | |
| המחזור של זרזים הומוגניים קשה. | המחזור של זרזים הטרוגניים הוא קל. |
| הפרדת זרז | |
| ההפרדה של זרז הומוגני מתערובת התגובה קשה. | ההפרדה של זרז הטרוגני מתערובת התגובה קלה. |
| תלות בטמפרטורה | |
| זרזים הומוגניים עובדים טוב יותר בתנאי טמפרטורה נמוכים (פחות מ-250◦C). | זרזים הטרוגניים עובדים טוב יותר בתנאי טמפרטורה גבוהים (בסביבות 250 עד 500◦C). |
| Catalyst Modification | |
| השינוי של זרזים הומוגניים הוא קל. | השינוי של זרזים הטרוגניים קשה. |
סיכום – קטליזטור הומוגניים לעומת הטרוגני
זרזים הם תרכובות שיכולות להגביר את קצב התגובה של תגובה מסוימת כדי לתת תשואה אופטימלית בפרק זמן קצר.ישנם שני סוגים עיקריים של זרזים המכונים זרזים הומוגניים וזרזים הטרוגניים. ההבדל העיקרי בין זרזים הומוגניים להטרוגניים הוא שתמיד ניתן למצוא זרזים הומוגניים בשלב הנוזל ואילו זרזים הטרוגניים ניתן למצוא בכל שלושת שלבי החומר; שלב מוצק, שלב נוזלי ופאזה גז.
