Allgemeine Chemie
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Alt 24.08.2004, 14:33   #1   Druckbare Version zeigen
thermostat Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 69
Metalloxid-Katalysatoren

Halbleitende Metalloxide katalysieren ja Oxidationen. Wie genau funktioniert deren katalytische Wirkung?
thermostat ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 24.08.2004, 17:32   #2   Druckbare Version zeigen
Humbug Männlich
Mitglied
Beiträge: 380
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Über diese Thematik sind ganze Bücher geschrieben worden. Gibt's ein spezielleres Beispiel ?
Humbug ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 24.08.2004, 19:47   #3   Druckbare Version zeigen
thermostat Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 69
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Zitat:
Zitat von Humbug
Über diese Thematik sind ganze Bücher geschrieben worden.
Stimmt, leider habe ich momentan keinen Zugang zu einer Unibibliothek, bei der es Chemiebücher gibt (da müsste ich erstmal 100 km weit nach Saarbrücken fahren, und da komme ich leider selten hin...).

Zitat:
Zitat von Humbug
Gibt's ein spezielleres Beispiel ?
Mich interessiert das grundsätzliche Prinzip, da ich im Atkins und in einigen anderen Büchern gesehen habe, dass das grundsätzlich mit mit einigen halbleitenden Metalloxiden geht, z.B. Magnesiumoxid, Nickeloxid, Molybdänoxid u.a. Ich weiß nicht genau, welche Reaktionen dies im einzelnen sind, bei denen eine katalytische Wirkung auftritt (eigentlich denke ich gerade darüber nach, eine Jugend-forscht-Arbeit mit festen Katalysatoren zu schreiben, wäre jetzt umständlich, alles aufzulisten).

Gehen wir aber mal davon aus, das molekularer Sauerstoff für eine Reaktion kurzzeitig "zerlegt" wird. Am Ende müssten Sauerstoffradikale herauskommen, die eine Reaktion mit, sagen wir mal Kohlenwasserstoffen, eingehen (ich hoffe, bei den Oxidationen, die katalysiert werden, kommt auch Sauerstoff vor). Mich interessiert nun, was genau zwischen der "molekularen" und der "radikalischen" Stufe passiert, und ob es nur ein Zufall ist, dass die betreffenden Metalloxide halbleitend sind (denke ich allerdings nicht, weil es da nur einen kleinen Energieunterschied zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband gibt).
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Alt 24.08.2004, 20:39   #4   Druckbare Version zeigen
Adam Männlich
Moderator
Beiträge: 8.039
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Schränken wir die Sache etwas ein. Dir geht es also um heterogene Katalyse.

Mit google gibs da jede Menge erstmal auch ohne Bücher:

http://www.google.de/search?hl=de&ie=UTF-8&q=%22+Heterogene+Katalyse%22&meta=

Gruß
Adam
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Wenn jemand ein Problem erkannt hat und nichts zur Lösung des Problems beiträgt, ist er selbst ein Teil des Problems.
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Alt 25.08.2004, 10:45   #5   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
Beiträge: 6.935
Blog-Einträge: 41
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Zitat:
Zitat von thermostat
... halbleitenden Metalloxiden geht, z.B. Magnesiumoxid, ...
Ist MgO halbleitend? Ist doch weiß, soviel ich weiß... Wo liegt die Bandlücke? Und die anderen Kochsalzvarianten (NiO & Co.) - wo liegen denn eigentlich deren Bandlücken? Sind die in sauberem Zustand nicht Isolatoren?
__________________
Vor dem Gesetz sind alle Katzen grau
Tino71 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.08.2004, 15:01   #6   Druckbare Version zeigen
thermostat Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 69
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Zitat:
Zitat von Tino71
Ist MgO halbleitend? Ist doch weiß, soviel ich weiß... Wo liegt die Bandlücke? Und die anderen Kochsalzvarianten (NiO & Co.) - wo liegen denn eigentlich deren Bandlücken? Sind die in sauberem Zustand nicht Isolatoren?
Habe gerade im Atkins bemerkt, dass MgO bei Halbleitern und direkt dadrunter bei Nichtleitern steht.

Ein paar Seiten weiter habe ich noch ein Beispiel mit der Oxidation von Propen zu Acrolein gefunden. Stellt sich nur noch die Frage, warum da eine Trennung ausgerechnet zwischen Halbleitern und Nichtleitern (und nicht nur im Atkins) erfolgt. Bei habe ich zu diesem Thema weder auf Detsch noch auf Englisch viel finden können.
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Alt 25.08.2004, 17:31   #7   Druckbare Version zeigen
Humbug Männlich
Mitglied
Beiträge: 380
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Zitat:
Zitat von thermostat
Mich interessiert das grundsätzliche Prinzip, da ich im Atkins und in einigen anderen Büchern gesehen habe, dass das grundsätzlich mit mit einigen halbleitenden Metalloxiden geht, z.B. Magnesiumoxid, Nickeloxid, Molybdänoxid u.a.
Was genau soll eigentlich mit den besagten Katalysatoren grundsätzlich gehen ?

Es gibt verschiedene Arten von Oxidationen (ox. Dehydrierung, Oxidationen mit Sauerstoffeinbau im KW, Totaloxidation...), die nicht über dieselben Mechanismen laufen. Z.B. werden bei selektiven Oxidationen die verschiedenen Reaktionswege (selektive Ox., Totalox.) häufig unterschiedlichen Sauerstoffspezies zugeordnet. Wobei ich aber nicht weiß, ob es prinzipielle Gemeinsamkeiten der Sauerstoff-Aktivierung gibt. Als Beispiel für die Unterschiede: Von deinen genannten Katalysatoren, kann Molybdänoxid auch in Abwesenheit von Luftsauerstoff oxidieren (Ausbau von Gittersauerstoff). MgO kann das afaik nicht.
Humbug ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.08.2004, 19:48   #8   Druckbare Version zeigen
thermostat Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 69
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Die Gemeinsamkeit bei diesen Katalysatoren ist, wie gesagt, dass sie alle halbleitend sind, und ich denke nicht, dass das bei allen Katalysatoren ein Zufall ist.

Zitat:
Zitat von Humbug
Was genau soll eigentlich mit den besagten Katalysatoren grundsätzlich gehen ?
Gehen wir mal auf den konkreten Fall ein, der im Atkins beschrieben ist: Propen wird mithilfe eines Bismut(III)oxid-Katalysators zu Acrolein oxidiert. Was im Atkins beschrieben ist, ist mir schon klar, ich frage mich nur, was das Ganze mit der Halbleitereigenschaft des Katalysators zu tun hat.
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Alt 25.08.2004, 20:12   #9   Druckbare Version zeigen
Adam Männlich
Moderator
Beiträge: 8.039
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Zitat:
Was im Atkins beschrieben ist, ist mir schon klar, ich frage mich nur, was das Ganze mit der Halbleitereigenschaft des Katalysators zu tun hat.

Naja, Halbleiter können besser als Isolatoren Elektronen zu Verfügung stellen um freie Valenzen nach außen hin abzusättigen; sprich Moleküle zu binden.
Das Prinzip ist meistens das gleiche: Physisorption -> Chemiesorption, hier werden zuerst Bindungen gebrochen zB. von O2 oder H2. Die Dissoziationsenthalpien sind nicht unbedingt klein. In der Regel läuft der Bindungsbruch über eine Pi-Rückbindung sprich über den Besatz von antibindenden MO´s und je mehr Elektronen ein Kat. besitzt die es in die MO´s reinpumpen kann um so schneller kann er die Bindung knacken.

Gruß
Adam
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Alt 26.08.2004, 13:24   #10   Druckbare Version zeigen
thermostat Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 69
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Vielen Dank für eure Hilfe!
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Alt 30.09.2004, 20:08   #11   Druckbare Version zeigen
thermostat Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 69
AW: Metalloxid-Katalysatoren

Noch eine andere Frage:

Bei den Katalysatoren für die Dehydratation werden umgekehrt nichtleitende Oxide (z.B. Al2O3, SiO2) angegeben. Liegt das dort daran, dass der Dehydratationsmechanismus, aus welchem Grund auch immer, durch delokalisierte Elektronen gestört werden würde, oder würden dort andere Chemisorptionsprozesse zu schnell ablaufen? Wenn erstes zutreffen sollte, woran liegt das dann?
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