الرئيسية » الموسوعة الكيميائية » الحفاز المتجانس و الحفاز غير المتجانس (المحفز المتجانس و المحفز غير المتجانس)

الحفاز المتجانس و الحفاز غير المتجانس (المحفز المتجانس و المحفز غير المتجانس)

العوامل الحفازة او المحفزات هي مركبات كيميائية تزيد من معدل سرعة التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعل. وعلى عكس المواد المتفاعلة ، لا يتم استهلاك المحفز كجزء من عملية التفاعل. و تُعرف عملية تسريع التفاعل باستخدام المحفز باسم عملية التحفيز.

أنواع المحفزات
يمكن تقسيم المحفزات إلى نوعين ، محفزات متجانسة أو غير متجانسة ، وهذا يتوقف على مرحلة التفاعل التي تستعمل فيها المحفزات. فالمحفزات المتجانسة هي تلك التي تكون حالتها الفيزيائية مشابهة لنفس طور خليط التفاعل (عادةً ما تكون سائلة أو غازية) ، بينما المحفزات غير المتجانسة هي التي تكون حالتها الفيزيائية مختلفة.
و بشكل عام ، المحفزات غير المتجانسة عبارة عن مركبات صلبة تضاف إلى مخاليط التفاعل السائلة أو الغازية. فالسبب وراء قدرة هذه المحفزات على تسريع التفاعل له علاقة بنظرية الاصطدام حيث وفقًا لنظرية التصادم ، يجب أن تصطدم الجزيئات المتفاعلة بالاتجاه الصحيح.

مزايا وعيوب المحفزات غير المتجانسة
إن المحفز غير المتجانس له العديد من الفوائد، و من بين تلك الفوائد أنه يمكن فصل المحفزات غير المتجانسة عن خليط التفاعل بطريقة مباشرة ، مثل الترشيح. وبهذه الطريقة ، يمكن استخلاص او استرداد المحفزات المكلفة بسهولة وفعالية ، وهو امر مهم في عمليات التصنيع .
ومع ذلك ، فإن أحد عيوب التحفيز غير المتجانس يتعلق بالمساحة السطحية المتاحة للمحفز. بمجرد أن يتم تشبع سطح المادة المحفزة تمامًا بجزيئات المواد المتفاعلة ، لا يمكن أن يستمر التفاعل حتى تترك المنتجات السطح، وتفتح بعض المساحة مرة أخرى لجزيء مفاعل جديد يمتص أو يمتز على سطح المادة المحفزة. وهذا هو السبب في أن خطوة الامتزاز في تفاعل المحفز غير المتجانس هي في كثير من الأحيان هي الخطوة المحددة للتفاعل. على الرغم من ذلك ، فإن الفوائد الإجمالية التحفيز غير المتجانس غالباً ما تفوق عيوبه ، حيث أن التفاعل المحفز لا يزال أسرع بكثير من التفاعل غير المحفز.

أمثلة على التحفيز غير المتجانس
هدرجة الرابطة الثنائية بين الكربون-الكربون
إن أبسط مثال على ذلك هو التفاعل بين الإيثين والهيدروجين في وجود محفز النيكل.

H2C=CH2 + H2 → H3C-CH3

عمليا هذها التفاعل يعد لا طائل منه ، لأنك تقوم بتحويل الإيثين المفيد للغاية إلى إيثان عديم الفائدة نسبيًا. ومع ذلك ، سيحدث نفس التفاعل مع أي مركب يحتوي على رابطة ثنائية الكربون-الكربون .و يتمثل أحد الاستخدامات الصناعية المهمة التي تنطوي على هذا التفاعل هدرجة الزيوت النباتية لصنع السمن النباتي ، والذي يشمل تفاعل الرابطة الثنائية الكربون-الكربون في الزيت النباتي مع الهيدروجين في وجود محفز النيكل.
يتم امتصاص جزيئات الإيثين على سطح النيكل، و يتم كسر الرابطة الثنائية بين ذرات الكربون و تستخدم الإلكترونات لربطها بسطح النيكل.

التحفيزالمتجانس
التحفيز المتجانس هو نوع من التحفيز الذي تكون فيه الحالة الفيزيائية للمادة المحفزة نفس المواد المتفاعلة.

أمثلة على التحفيز المتجانس
التفاعل بين أيونات فوق الكبريتات وأيونات اليود

S2O82- + 2I → 2SO42- + I2

تعتبر أيونات فوق الكبريتات S2O82 ، عوامل مؤكسدة قوية للغاية. كما يمكن بسهولة لأيونات اليود أن تتأكسد إلى اليود. ومع ذلك فإن التفاعل بينهما في المحلول المائي يكون بطيئًا جدًا. فالتفاعل يحتاج إلى تصادم بين اثنين من الأيونات السالبة حيث يحصل تنافر بينهما ، لذلك يعتبر التفاعل المحفز هو الحل لتجنب هذه المشكلة . ويمكن أن تكون المادة المحفزة إما أيونات الحديد (II) أو الحديد (III) حيث تضاف إلى نفس المحلول.

هنا سنفترض أننا نستخدم أيونات الحديد II ، حيث تعمل ايونات فوق الكبريتات على اكسدة الحديد II إلى الحديد III و في نفي الوقت تختول أبونات فوق الكبريتات إلى أيون الكبريتات

S2O82- + 2Fe2+ → 2SO42- + 2Fe3+

كما تعمل أيونات الحديد III إلى أكسدة أيونات اليود إلى يود و في هذه الخطوة أيضصا يتم اختزال الحديد III إلى الحديد II

 2Fe3+ + 2I → 2Fe2+ + I2

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

الفلز الثقيل (الفلزات الثقيلة) Heavy Metal

فلز يتميز بكتلته الذرية العالية نسبيا. و يطلق هذه المصطلح عادة على الفلزات الانتقالية الشائعة …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.