主な違い - 均一系触媒と非均一系触媒

触媒にはさまざまな種類があるが、大きく分けると均一系触媒と非均質系触媒の2つがある。均一系触媒と非均質系触媒の大きな違いは、均一系触媒は常に液相に存在するのに対し、非均質系触媒は物質の固相、液相、気相の3相すべてに存在することができる点である。

触媒とは、温和な条件で最大の収率を得ることができる化合物である。つまり、触媒は特定の反応の収率を高め、反応を促進させることができるのである。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 均質触媒とは 3. 多相触媒とは 4. 非均質触媒と表層触媒の並置 5. まとめ

均一系触媒は何ですか？

均一系触媒とは、反応相に入る物質と同じ相にある触媒化合物のことである。これらの均一系触媒は、通常、液相に存在する。触媒は反応混合物と同じ相にあるため、均一系触媒の回収は困難であり、コストもかかる。つまり、触媒の分離が難しいのです。均一系触媒は熱的安定性が低い。均一系触媒の最も一般的な例はメタコンプレックスである。

図01: 触媒の役割

均一系触媒は低温（250℃以下）で高活性になる。多相触媒と比較して、中程度の触媒活性を有する。ただし、選択性は高い。均一系触媒は、触媒の回収が困難なため、回収コストが高くなります。しかし、触媒が液相にあるため、修飾が容易である。

均一系触媒は、拡散係数が高い。これは、すべての反応物質と触媒が同じ液相にあり、適切に攪拌することで触媒が反応混合物全体に適切に拡散するためである。均一系触媒は通常、明確に定義された活性中心を持つ。つまり、触媒化合物の表面には適切な活性中心が多数存在し、反応物はこれらの活性中心上で進行する。

不均一系触媒は何ですか？

多相触媒は、反応混合物とは異なる相にある触媒化合物である。これらの触媒は、物質の固相、液相、気相の3相すべてに存在する。多相触媒では、触媒が反応混合物と異なる相にあるため、触媒の回収が容易で安価である。多相触媒の一般的な例としては、金属、金属酸化物などが挙げられる。

図2：反応混合物は液相にあり、触媒は金属の固相にある

均一系触媒に比べ、多相系触媒は熱的に非常に安定しています。これらの触媒は、250～500℃程度の高温で効果的に作用する。また、均一系触媒に比べ、活性も高い。しかし、反応物の選択性は均一系触媒に比べ劣る。多相触媒の活性中心は、これまで明確に定義されていなかった。そのため、選択性が低下する。

非均質触媒は、触媒と反応混合物が2相で、触媒表面積が小さいと拡散が悪くなる。しかし、触媒の分離は通常簡単である。また、触媒の回収も容易である。

同質的と多相触媒(不均一系触媒)の違い

概要 - 同質的 vs. 多相触媒(不均一系触媒)

触媒とは、最適な収率を得るために、特定の反応の反応速度を短時間で増加させる化合物のことである。触媒には大きく分けて、均一系触媒と非均質系触媒の2種類があります。均一系触媒と非均質系触媒の大きな違いは、均一系触媒は常に液相に存在するのに対し、非均質系触媒は物質の固相、液相、気相の3相すべてに存在することができる点である。

引用

1触媒の種類、ケミストリーガイドはこちらでご覧いただけます。"均一系触媒", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2018年2月25日, こちらから入手可能."多相触媒作用", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2018年3月16日, こちらで閲覧可能2 "均一系触媒", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2018年2月25日, こちらで閲覧可能3."多相触媒", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2018年3月16日.