Catalisi omogenea

La catalisi è detta omogenea se i reagenti si trovano nella stessa fase del catalizzatore.

Meccanismo di reazione

Quando la catalisi omogenea ha luogo, il catalizzatore reagisce con parte dei reagenti formando delle specie instabili (i complessi attivati) che reagiscono a loro volta con l'altra parte dei reagenti, tornando stabili e permettendo così la formazione dei prodotti. Ognuno dei passaggi intermedi sopra citati ha un'energia di attivazione più bassa rispetto a quella del procedimento non catalizzato: proprio per questo motivo si ha un aumento della velocità di reazione rispetto al processo non catalizzato.

Differenze rispetto alla catalisi eterogenea

Catalizzatore al rodio con legati 9 gruppi di trifenilfosfina solfonata e un carbonile (che si intravede dietro l'atomo di rodio centrale)

Nella catalisi omogenea il catalizzatore è disciolto nell'ambiente di reazione, per cui la separazione del catalizzatore dai prodotti è più difficoltosa e costosa rispetto al caso della catalisi eterogenea (dove il catalizzatore può essere recuperato per semplice separazione fluido-solido).

Inoltre nel caso della catalisi omogenea il sito catalitico è completamente esposto all'azione dei reagenti, per cui si ha un'attività catalitica maggiore e una minore selettività. Per aumentare la selettività ai catalizzatori omogenei vengono dunque aggiunti dei leganti, che sono dei gruppi funzionali dotati di elevato ingombro sterico, i quali riducono la possibilità di attacco del sito attivo da parte dei prodotti.

Oltre ai leganti in un catalizzatore omogeneo sono in genere presenti altri gruppi funzionali, detti ligandi, i quali partecipano al meccanismo di reazione in veste di reagenti.

Ad esempio, nel processo di oxosintesi si utilizza catalizzatore al rodio con legati gruppi carbonilici (nel ruolo di ligandi) e gruppi trifenilfosfinici (nel ruolo di leganti). Durante il meccanismo di reazione, il catalizzatore al rodio scambia i gruppi carbonilici con le specie reagenti e i prodotti, mentre i gruppi trifenilfosfinici restano sempre legati all'atomo rodio.

Un catalizzatore omogeneo che non sia provvisto di leganti viene detto catalizzatore nudo.