反應機理與催化
均相催化(homogeneous catalysis)
想象把一勺糖溶進一杯茶裡:一攪拌進去,你就指不出糖在哪兒了——它無處不在,均勻地混在液體裡。均相催化就是那個加快反應的幫手像這樣溶解在反應物當中,共處於同一個相裡,於是催化作用發生在整團混合物各處,而不是在某個單獨的表面上。
更準確地說,均相催化是催化劑與反應物處於同一相的催化——通常是大家一起溶在同一種液體溶液裡,或一起混作氣體。催化劑與某種起始物反應、生成一個中間體,這個中間體接著給出產物,催化劑又被釋放回同一溶液中,可自由地重複。因為一切都在分子層面交融,每個催化劑分子都對反應物完全開放可及。
為什麼重要:共處同一相讓均相催化劑能高度專一而高效,也讓它們的詳細機理更容易研究,這正是它們在精細化學品和藥物中備受看重的原因。誠實的代價在於分離:由於催化劑與其它一切都溶在一起,把它從產物混合物中重新撈出來既困難又昂貴——這恰恰是固體多相催化劑所避開的難題。
在大氣中,從氟氯烴氣體釋放出的氯原子催化臭氧的破壞。氯、臭氧和氧氣都是混在同一團空氣裡的氣體;一個氯原子在最終被清除之前,可以分解成千上萬個臭氧分子——這是均相催化的教科書案例,只是帶著破壞性的一面。
催化劑與反應物共處一相,因而在分子層面交融。
同一相即均相;不同相(通常是固體催化劑)即多相。溶液中的酸催化劑和鹼催化劑就是日常的均相催化劑。
又稱
另見