化学
高校生

触媒について……
均一、不均一のそれぞれのメリット・デメリットと大学入試レベルで覚えておいた方がいいもの教えて欲しいです。

資料集とかにも全然詳しく乗ってなくて…💦

回答

不均一系触媒:デメリット 選択性が低いメリット 触媒の耐久性が高い、活性が高いため反応が容易、生成物と触媒の分離が容易
均一系触媒:メリット 選択性が高い デメリット 生成物と触媒の分離のため蒸留等が必要で面倒

こんな感じかな。
歴史的には不均一系からスタートですね、Paul Sabatier先生がこれでノーベル賞を受賞されてます。
あとは、均一系で見つかっていって(名前忘れたが、最初に見つけた方も均一系でノーベル賞受賞)、それから均一系の研究が進んでいって、最近だと野依先生がノーベル賞を受賞したことで有名かな。
大学入試レベルだと、アルケンと水素との反応かな。どちらも不均一系と均一系での始まりだしどちらもノーベル賞受賞されてるので、薬学部とか化学系の大学受験するなら覚えておいた方がいいかも(国公立ではあまり触媒自体は問われない)。
あとは、ワッカー法くらいかなあ…。
有名なものでいったらね。

大学レベルで出てくる触媒を列挙します。
無機化学で出てくる触媒は不均一が多いですね。
ハーバーボッシュ法・オストワルト法・接触法の触媒はよくでます。しっかり覚えてますか?
ほかにも、酸化チタンが光を浴びて酸化作用を示す"光触媒"によって建物の外壁を清潔に保つ
マフラーから出る排気ガスをPdなどによって無害な物質に分解するとかもチラホラでてきますね。

有機化学では、均一、不均一どちらもありますね。
上の方が仰っている、アルケンの水素化やワッカー法は不均一ですね。
均一もニトロ化の硫酸やエステル化の時の酸触媒などが挙げられます。
アセチレンに水を付加させるときに、硫酸水銀(II)を触媒に用いていましたが、廃液を垂れ流してしまい水俣病になってしまった。という歴史も知っておいていいでしょう。

hizumi

アルケンの水素化でも均一系はありますよ。アルケンの均一系触媒を見つけてノーベル賞を受賞されたWilkinson氏のWilkinson catalystは有名な均一系触媒のひとつです。

存じてますが、大学入試レベルの話をしました。

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