Гомогенный катализ
К катализаторам второго типа относится гомогенный (однородный) катализатор, который находится в одном агрегатном состоянии с реагирующими веществами. Как и гетерогенный катализатор, он способствует снижению энергии активации и ускорению протекания реакции.
В качестве примера рассмотрим реакцию разложения перекиси водорода.
2Н202(ж) — 2Н20(ж) + 02(г)
Эта реакция проходит довольно медленно, особенно если перекись водорода хранить в темной бутылке при низкой температуре. Пройдут годы, пока содержимое этой бутылки, хранящейся, например, в медицинском кабинете, полностью разложится. Однако если в бутылку с перекисью водорода добавить немного раствора, содержащего ион железа, то реакция существенно ускорится. При этом она будет проходить в две стадии.
1 стадия: 2Fe3+ + Н202(ж) — 2Fe2+ + 02(г) + 2Н+
2 стадия: 2Fe2+ + Н202(ж) + 2Н+ — 2Fe3+ + 2Н20(ж)
Если сложить эти две реакции, а затем сократить компоненты, находящиеся по обе стороны от стрелки в неизменном виде, то полученная реакция будет иметь первоначальный вид (т. е. без участия катализатора).
2Fe3+ + Н202(ж) + 2Fe2+ + Н202(ж) + 2H+ — 2Fe2+ + 02(г) + 2H+ + 2Fe3+ + 2Н20(ж)
2Н202(ж) — 2Н20(ж) + 02(г)
Полужирным шрифтом выделены сокращаемые компоненты.
На первой стадии катализатор, содержащий ион железа (III), восстановился до железа (II), а на второй — снова окислился до своего первоначального состояния (т. е. его состав и количество в результате реакции остались неизменными). В результате гомогенного катализа энергия активации понижается, а значит, увеличивается скорость реакции.