zum Directory-modus

heterogene KatalyseZoomA-Z

Fachgebiet - Anorganische Chemie, Physikalische Chemie, Grenzflächenchemie

Bei der heterogenen Katalyse befinden sich die reagierenden Stoffe und der Katalysator in mindestens zwei getrennten Phasen. Beispielsweise wird bei der Ammoniak-Synthese das Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff über einem festen Katalysator umgesetzt:

N2+3H2Fe-Kat.2NH3

Hinsichtlich des Phasenzustandes, der umzusetzenden Stoffe und des Katalysators, teilt man die katalytischen Umsetzungen in homogene und heterogene Systeme ein.

Typisch für heterogene Katalysen sind gasförmige Edukte und feste Katalysatoren, die - insbesondere in der Technik - auch als Kontakte bezeichnet werden. Die Katalyse findet an der (äußeren und/oder inneren) Oberfläche des Katalysators statt, woher auch die Bezeichnungen Oberflächenkatalyse und Kontaktkatalyse stammen. Von Bedeutung für den gesamten Reaktionsablauf sind Diffusionsprozesse sowie Adsorptions- und Desorptionsvorgänge der Reaktanten und Produkte. Typische Reaktionstemperaturen sind 200-600 °C. Vielfach werden die Reaktionen unter hohen Drucken ausgeführt.

Oft setzt sich das reagierende System einer heterogen katalysierten Reaktion auch aus drei Phasen in verschiedenen Kombinationen zusammen. Zum Beispiel kann der Katalysator in festem Zustand und die Reagenzien können in gasförmiger und flüssiger Phase vorliegen. Vorwiegend laufen die heterogen katalysierten Prozesse an festen Katalysatoren ab.

Wenn alle Reaktionspartner und der Katalysator als Gase vorliegen, so ist dies immer eine homogene Katalyse, da sich die Gase vollständig vermischen. Bei einem System aus verschiedenen Flüssigkeiten ist dies nicht unbedingt der Fall, da Flüssigkeiten miteinander nicht vollständig mischbar sein müssen. Daraus folgt, dass derartige Systeme von mehreren Flüssigkeiten prinzipiell homogen oder heterogen sein könnten.

Prinzipiell sind die nachfolgenden acht binären Systeme bei einer heterogenen Katalyse möglich.

Tab.1
Nummer des SystemsReagenzienKatalysatorAbkürzung
1Gasphasefeste PhaseV-S
2Gasphaseflüssige PhaseV-L
3flüssige PhaseGasphaseL-V
4flüssige Phaseflüssige PhaseL-L
5flüssige Phasefeste PhaseL-S
6feste PhaseGasphaseS-V
7feste Phaseflüssige PhaseS-L
8feste Phasefeste PhaseS-S

Siehe auch: Katalysator , Katalyse , homogene Katalyse , Ammoniak-Synthese

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Grundlagen heterogener ReaktorenLevel 245 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Die Lerneinheit gibt eine Einführung in die technische Durchführung von chemischen Reaktionen. Dabei werden verschiedene Betriebsweisen erörtert.

Reaktoren für heterogene ReaktionenLevel 290 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Er werden einige Festbett- und Wirbelschichtreaktoren vorgestellt und deren Wirkungsweise erläutert.

Reaktionsmechanismen in der BiokatalyseLevel 130 min.

BiochemieStoffwechselBiokatalyse

 Diese Lerneinheit bietet einen Einstieg in die Grundlagen der Katalyse biologischer Systeme.

KatalyseLevel 145 min.

ChemieAllgemeine ChemieReaktionskinetik

Beschreibung von Katalysatorreaktionen an verschiedenen Beispielen.

Platin als KatalysatorLevel 145 min.

ChemieAnorganische ChemieChemie der Elemente

Diese Lerneinheit bietet Informationen zum Thema Platin als Katalysator. Es wird auf Anwendungen aus der homogenen und der heterogenen Katalyse eingegangen.

Einführung in die MakrokinetikLevel 130 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Die Lerneinheit beschreibt die Teilschritte der heterogenen Katalyse und die Abhängigkeit der effektiven Reaktionsgeschwindigkeit von den Stofftransportverhältnissen.

Kinetik und Mechanismen der heterogenen KatalyseLevel 260 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Es werden der Lanngmuir-Hinshelwood- und der Eley-Rideal-Geschwindigkeitsansatz beschrieben und verglichen.

Ablauf der heterogenen KatalyseLevel 130 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Die Lerneinheit beschreibt die Teilschritte der heterogenen Katalyse und die Abhängigkeit der effektiven Reaktionsgeschwindigkeit von den Stofftransportverhältnissen.

Acide KatalysatorenLevel 230 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Die Lerneinheit beschreibt acide heterogene Katalysatoren am Beispiel der Zeolithe und deren Einsatzgebiete.

Selektive OxidationLevel 230 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Der Mars-van-Krevelen-Mechanismus wird anhand der selektiven Oxidation von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid beschrieben.

Katalysator-DesaktivierungLevel 115 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Es werden die wichtigsten Mechanismen der Katalysatordesaktivierung vorgestellt.

Metallhaltige KatalysatorenLevel 245 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

In der Lerneinheit werden Metallträger- und Vollmetallkatalysatoren vorgestellt. Als Anwendung eines Vollmetallkatalysators wird die Ammoniak-Synthese und als Anwendung eines Metallträgerkatalysators wird das Steamreforming erläutert.

Shrinking-Core-ModellLevel 290 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

In dieser Lerneinheit lernen Sie, wie sich ein abreagierender Feststoff verändert und welchen Einfluss das auf den weiteren Reaktionsfortschritt hat.

Heterogene KatalyseLevel 110 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

Neben einer kurzen Einleitung in das Themengebiet "heterogene Katalyse" werden einige historische Entdeckungen und Meilensteine in der Katalysatorentwicklung aufgezeigt.

Grundlagen der KomplexkatalyseLevel 130 min.

ChemieAnorganische ChemieHomogene Katalyse

Die Grundlagen und Begriffe der Katalyse, insbesondere der metallorganischen Komplexkatalyse werden erläutert. Der Unterschied zwischen homogener und heterogener Katalyse wird erklärt.

KatalyseLevel 110 min.

ChemiePhysikalische ChemieKinetik

Einstiegsseiten für Katalysator und Katalyse; Übersicht

Einführung in die homogene KatalyseLevel 140 min.

ChemieAnorganische ChemieHomogene Katalyse

Die Lerneinheit führt in das Themengebiet der Homogenen Katalyse ein und beschäftigt sich mit den Grundlagen und Grundbegriffen unter besonderer Berücksichtigung der metallorganischen Komplexkatalyse.