Sabatierreactie: verschil tussen versies
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Geen bewerkingssamenvatting |
uitgebreid met reactiemechanisme en informatie over de katalysatoren. Een verder stukje over de toepassingen volgt nog. |
||
Regel 1:
De '''Sabatierreactie''' of het '''Sabatier-proces''' werd in 1897 ontdekt door de Franse chemici [[Paul Sabatier]] en [[Jean-Baptiste Senderens]]. Het gaat om de reactie van [[Waterstof (element)|waterstof]] met [[koolstofdioxide]] bij hoge temperatuur (optimaal 300–400 °C) en druk, in de aanwezigheid van een [[katalysator]] ([[nikkel]]), met de bedoeling om [[methaan]] en water te produceren.
== Reactiemechanisme ==
De Sabatierreactie met respectievelijk koolstofmonoxide en -dioxide kan geschreven worden als:
<chem>CO + 3H2 -> CH4 + H2O</chem>
<chem>CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O</chem>
Beide reacties zijn [[Exotherm proces|exotherm]]: de reactie met [[koolstofmonoxide]] gaat gepaard met een [[Enthalpie|enthalpieverandering]] <math>\Delta H_r = -206 \; \mathrm{kJ/mol}</math>, de reactie met [[koolstofdioxide]] met een [[Enthalpie|reactie-enthalpie]] <math>\Delta H_r = -165 \; \mathrm{kJ/mol}</math>. Koolstofdioxide kan daarnaast met [[Diwaterstof|waterstofgas]] reageren volgens een omgekeerde [[water-gas-shift-reactie]].<ref name=":0">{{Citeer tijdschrift|achternaam=Younas|voornaam=Muhammad|last2=Kong|first2=Leong Loong|last3=Bashir|first3=Mohammed J. K.|last4=Nadeem|first4=Humayun|last5=Shehzad|first5=Areeb|medeauteurs=Sethupathi, Sumathi|taal=en|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.energyfuels.6b01723|titel=Recent Advancements, Fundamental Challenges, and Opportunities in Catalytic Methanation of CO2|jaargang=30|tijdschrift=Energy & Fuels|datum=18 oktober 2016|nummer=11|doi=https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.6b01723|pagina's=8815-8831}}</ref> Deze ongewenste nevenreactie is eveneens een exotherme reactie, die een enthalpieverandering <math>\Delta H_r = -41 \; \mathrm{kJ/mol}</math> teweeg brengt, en geschreven kan worden als <chem display="inline">CO2 + H2 -> CO + H2O</chem>.
== Katalysatoren ==
De Sabatierreactie wordt typisch uitgevoerd over een gedragen [[Katalysator|metaalkatalysator]]. Met name [[ruthenium]] op [[aluminiumoxide]] zou een efficiëntere katalysator vormen. Rutheniumkatalysatoren vertonen namelijk een zeer hoge activiteit voor de Sabatierreactie.<ref name=":0" /><ref>{{Citeer tijdschrift|achternaam=Erdőhelyi|voornaam=András|medeauteurs=|taal=en|url=https://www.mdpi.com/2073-4344/10/2/155|titel=Hydrogenation of Carbon Dioxide on Supported
Rh Catalysts|jaargang=2020|tijdschrift=Catalysts|datum=29 januari 2020|serie=10|nummer=155|doi=10.3390/catal10020155}}</ref> Ook katalysatoren op basis van [[nikkel]] en [[rodium]] vertonen een hoge [[Chemische activiteit|activiteit]] en [[Selectiviteit (scheikunde)|selectiviteit]] voor de Sabatierreactie. Nikkelkatalysatoren worden het meest gebruikt om die reactie uit te voeren.<ref name=":0" /> Die katalysatoren vertonen echter een lagere activiteit dan degene op basis van [[rodium]] en ruthenium, maar zijn goedkoper en bijgevolg aantrekkelijker voor commercieel gebruik. Een tweede probleem met nikkelkatalysatoren is dat de [[activeringsenergie]] van de reactie er, volgens de [[Arrheniusvergelijking]], voor zorgt dat de reactie slechts traag verloopt en er dus hogere temperaturen nodig zijn.
{{Appendix}}
[[Categorie:Chemisch proces]]
[[Categorie:Naamreactie]]
| |||