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Homogene Katalyse

Definition

Homogene Katalyse ist, wenn sich der Katalysator in der gleichen Phase befindet wie die Reagenzien und Produkte.

Häufiger Fall

Oft bildet einer der Reaktanten (hier $ A $) mit dem Katalysator (hier $ C $) möglicherweise ein Produkt (hier $ P_1 $) und ein Zwischenprodukt (hier $ X $), das wiederum mit dem zweiten Reagenz reagiert (hier $ B $), um schließlich ein Produkt (hier $ P_2 $) zu bilden und den Katalysator wiederherzustellen. Beispiel 1: Fortpflanzungsphase im →   Radikalarsubstitution an Alkanen: $Br\cdot$ $ + $ $CH_4$ $\rightarrow$ $ CH_3\cdot$ $ +$ $ HBr$ $CH_3\cdot$ $ +$ $Br_2$ $ \rightarrow$ $ CH_3Br$ $+$ $ Br\cdot $ mit: $A$ $ =$ $ CH_4$ $C $ $=$ $ Br\cdot$ $B $ $=$ $ Br_2 $ $P_1$ $ =$ $ HBr$ $P_2 $ $=$ $ CH_3Br$ Beispiel 2: Reaktion zwischen Iodid und Peroxodisulfat in Gegenwart von Spuren des Katalysators $Fe^{3+}$:

$S_2O_8^{2-}$ $+$ $2Fe^{2+}$ $\longrightarrow$ $ 2SO_4^{2-}$ $+$ $2Fe^{3+}$ $2Fe^{3+}$ $+$ $2I^-$ $\longrightarrow$ $2Fe^{2+}$ $+$ $I_2$ mit: $A$ $ =$ $ S_2O_8^{2-}$ $C$ $ =$ $ Fe^{2+}$ $B $ $=$ $ I^- $ $P_1$ $ =$ $ SO_4^{2-}$ $P_2$ $ =$ $ I_2$

Variante

Mehrere Varianten sind möglich, zum Beispiel: Im Fall von →    der Reaktion zwischen Wasserstoffperoxid und Natrium-Kaliumtartrat werden die Dinge noch komplizierter:

1 Oxidation des Katalysators $Co^{2+}$ (rosa) in $Co^{3+}$ 2 Bildung eines Tartratocobalt(III)-Komplexes (grün) 3 Redox: Tartrat und Wasserstoffperoxid werden zu $H_2O $ und $ CO_2 $ oxidiert $ Co^{3+} $ wird auf $ Co^{2+} $ (pink) reduziert und somit wiederhergestellt!

Vollständige Reaktionen sind