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News: Kühlen und Sieben

Katalysatoren beschleunigen Reaktionen, ohne sich dabei selbst zu verändern. Um sie wieder zu verwenden, muss man sie allerdings vom Endprodukt trennen - und das bereitet mitunter große Schwierigkeiten. Nun gibt es lösliche Katalysatoren, die sich einfach durch Abkühlen aus der Reaktionsflüssigkeit filtern lassen.
Bei vielen chemischen Reaktionen lässt sich die Aktivierungsenergie durch so genannte Katalysatoren senken. Sie nehmen zwar an der Reaktion teil und beschleunigen diese, sie selbst werden dabei aber nicht verbraucht. Sie können also immer wieder verwendet werden – vorausgesetzt, man kann sie von den Endprodukten trennen. Bei festen, unlöslichen Katalysatoren ist dies kein Problem, denn sie können leicht aus der Flüssigkeit oder dem Gas herausgefiltert werden. Allerdings sind feste Katalysatoren weniger aktiv und verursachen oft unerwünschte Nebenreaktionen.

Bei löslichen Katalysatoren gibt es ähnliche Probleme. Deshalb geht der neueste Trend zu Katalysatoren, die in zu hochfluorierten Flüssigkeiten gelöst sind. Diese Flüssigkeiten weisen eine temperaturabhängige Mischbarkeit mit herkömmlichen Lösungsmitteln und organischen Chemikalien auf. Sie vermengen sich also erst ab einer bestimmten Temperatur. Erst dann können Katalysatoren und Ausgangsstoffe miteinander reagieren. Bei der anschließenden Kühlung entmischen sich die Flüssigkeiten wieder. Allerdings sind hochfluorierte Flüssigkeiten nicht nur teuer, sondern auch umweltschädlich.

Marc Wende von der Universität Erlangen hat mit seinen Kollegen ein Verfahren entwickelt, dass ohne die hochfluorierte Flüssigkeit auskommt: Sie versahen die Katalysatoren mit chemisch inerten "Pferdeschwänzen". Dabei handelt es sich um organische Fluorverbindungen, deren Anzahl und Länge zu einer temperaturabhängigen Löslichkeit der Katalysatoren führt. Beispielsweise löste sich bei 100 Grad Celsius ein phosphorhaltiger Katalysator 150-mal besser als bei Raumtemperatur. Außerdem konnten die Wissenschaftler die Löslichkeit über die Länge und Anzahl der Pferdeschwänze genau einstellen.

Ansonsten haben diese neuen Katalysatoren die gleichen Vorteile wie die festen. Denn nachdem sie die Reaktion beschleunigt haben und die Flüssigkeit genügend abgekühlt ist, fallen sie aus dieser heraus, können einfach herausgesiebt und wiederverwendet werden.

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