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Tutorial MenueHomogene KatalyseLerneinheit 1 von 12

Einführung in die homogene Katalyse

Katalysecyclen

Zur Erläuterung des grundsätzlichen Ablaufes einer homogen katalysierten Reaktion legen wir als Modell eine monomolekulare Reaktion eines Substrates S in ein Produkt P zugrunde. Unter der katalytischen Einwirkung von M gilt:

Die Elementarschritte der katalysierten Reaktion sind im folgenden Schema (Abb. 1) als Katalysecyclus dargestellt. Es sind zwei störende Nebenreaktionen eingetragen:

  • Die irreversible Zersetzung eines Zwischenkomplexes führt zur Katalysatordesaktivierung. Die Produktivität des Katalysators wird vermindert, je schneller derartige Reaktionen ablaufen.
  • Die reversible Bildung eines katalytisch nichtaktiven Zwischenproduktes führt zur Minderung der Aktivität des Katalysators, weil die Konzentration an katalytisch aktivem Komplex vermindert wird.
Abb.1

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Hinweis
Für jede katalytische Reaktion lässt sich - da der Katalysator in der Reaktion nicht verbraucht wird - ein Cyclus in der im Schema gezeigten Art formulieren. Ob das jeweils die übersichtlichste Form ist, um das Verständnis zu erlangen, sei dahingestellt. Wir werden jedenfalls bei der Beschreibung der einzelnen Verfahren nicht in jedem Falle so verfahren.

Zum Verständnis der Katalyse ist es wichtig, die Reversibilität der Elementarschritte zu analysieren. Sofern einer der Schritte irreversibel ist (im vorliegenden Beispiel ist das die Produktabspaltung), ist es (hinreichend kleine Aktivierungsenergien vorausgesetzt) gewährleistet, dass der Cyclus durchlaufen wird und prinzipiell ein vollständiger Stoffumsatz erreicht werden kann. Wenn alle Schritte reversibel sind, ist nur ein Stoffumsatz zu erwarten, der den Lagen der einzelnen Gleichgewichte entspricht.

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