La catalyse homogène et hétérogène

Résumé du document

Lors d'une catalyse homogène, le mécanisme de la réaction catalysée est différent de celui de la réaction non catalysée ; la réaction globale, lente, est remplacée par plusieurs réactions rapides au cours desquelles le catalyseur est consommé, puis régénéré.

Ces réactions font apparaître des intermédiaires réactionnels, c'est-à-dire des espèces qui sont formées et ensuite consommées. Ces intermédiaires ne figurent donc pas dans le bilan de la réaction (...)

Extraits

[...] Il s'agit en effet d'un ensemble de billes recouvertes de platine, de palladium ou de rhodium qui catalysent l'oxydation du monoxyde de carbone et des hydrocarbure imbrûlés ; elles catalysent également certaines réactions sur les oxydes d'azotes[1]. Les catalyseurs jouent un rôle important dans de nombreux domaines. Ils sont indispensables à la vie (nous avons déjà parlé du rôle des enzymes). Ils jouent également un rôle très important dans l'industrie puisqu'ils permettent d'augmenter la vitesse des réactions de synthèse, ce qui est toujours intéressant. [...]

[...] Les enjeux financiers de la recherche sur les catalyseurs sont très importants. Lorsque le catalyseur appartient à une phase différente que celle des réactifs, on parlera d'une catalyse hétérogène. Lors d'une catalyse hétérogène, on peut distinguer trois étapes : 1. L'adsorption, au cours de laquelle le catalyseur fixe certains des réactifs à sa surface La réaction chimique proprement dite, qui se déroule à la surface du catalyseur La désorption pendant laquelle les produits de la réaction quittent la surface du catalyseur. [...]

[...] Cela signifie que c'est grâce à eux que nous sommes capables d'effectuer suffisamment vite toutes les réactions biochimiques nécessaires à notre survie. Essayons de comprendre comment fonctionne un catalyseur. Catalyse homogène Expérience : Préparons 100 mL de tartrate de sodium (de concentration de l'ordre de 60 g/L). Ajoutons avec précautions 5 mL d'eau oxygénée à 110 volumes. A température ambiante, aucune réaction n'est perceptible dans le mélange. Répartissons le mélange dans trois berlins, portons les deux premiers à 70 le troisième restant à température ambiante. Que remarques-tu ? Comment peux-tu expliquer ces observations ? [...]

[...] Un catalyseur ne peut agir que sur une réaction naturelle. Lorsque le catalyseur appartient à la même phase que les réactifs, on parle de catalyse homogène. Lors d'une catalyse homogène, le mécanisme de la réaction catalysée est différent de celui de la réaction non catalysée ; la réaction globale, lente, est remplacée par plusieurs réactions rapides au cours desquelles le catalyseur est consommé, puis régénéré. Ces réactions font apparaître des intermédiaires réactionnels, c'est-à-dire des espèces qui sont formées et ensuite consommées. [...]

[...] L'augmentation de la température permet à la réaction de se dérouler. Après introduction d'un sel de cobalt, on remarque : 1. une augmentation de la vitesse de la réaction (la présence d'ions cobalt est donc un facteur cinétique de cette réaction) un rôle actif de ce sel (formation temporaire d'un composé d'une autre couleur) la régénération, en fin de réaction des ions cobalts (on retrouve la couleur rose caractéristique). L'ion cobalt augmente donc la vitesse de formation du dioxyde de carbone sans être lui-même transformé en fin de réaction ; il s'agit donc bien d'un catalyseur. [...]