Photokatalyse

Das Phänomen der Photokatalyse (standardsprachlich Fotokatalyse) beschreibt nach Plotnikow jede durch Licht ausgelöste chemische Reaktion. Balzani bezeichnet kinetisch gehemmte exergonische Reaktionen zwischen zwei Partnern A und B, die durch Lichtanregung induziert werden, als Photokatalyse.

Wilhelm Ostwald dagegen stellt die folgende klassische und noch heute gültige Definition der Katalyse auf:^[1]

„Endlich gibt es zahlreiche Stoffe, deren Zusatz bereits bei sehr geringen Mengen die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ändert. In der Mehrzahl der Fälle beteiligen sich diese Stoffe insofern nicht am chemischen Vorgang, als man sie während desselben und auch nach demselben in praktisch unveränderter Menge wiederfindet. Das schließt allerdings nicht aus, dass sie sich an der Reaktion beteiligen, sondern erfordert nur die Annahme, dass die Beteiligung vorübergehend ist, d. h. dass sich diese Stoffe (…) aus den Reaktionsprodukten wieder in unverändertem Zustand freimachen.“

Dies lässt ein Problem erkennen: Photonen selbst können nicht als Katalysator betrachtet werden, da sie während der Reaktion verbraucht werden und nicht in „unverändertem Zustand“ wieder zur Verfügung stehen. Allerdings ist eine Vielzahl von Reaktionen bekannt, die bei Raumtemperatur nur mäßig oder gar nicht ablaufen, bei Lichteinstrahlung jedoch beträchtlich beschleunigt werden. Als Beispiel hierfür sei die Photosynthese der Pflanzen genannt, bei der die vom Sonnenlicht aufgenommene photonische Energie übertragen wird auf die katalytische Reaktion von Kohlendioxid und Wasser zu Kohlenhydraten und Sauerstoff.

In der modernen Literatur werden die photokatalytischen Reaktionen in zwei Kategorien unterteilt:

die katalytische Photoreaktion und die
photosensibilisierte Katalyse, wobei letztere unterschieden wird in eine
- photoinduzierte katalytische Reaktion und eine
- photoassistierte katalytische Reaktion.

↑ Wilhelm Ostwald: Prinzipien der Chemie. Eine Einleitung in alle chemischen Lehrbücher. BoD – Books on Demand, 2011, ISBN 3-86195-689-6, S. 461 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[Wilhelm_Ostwald-1] Wilhelm Ostwald: Prinzipien der Chemie. Eine Einleitung in alle chemischen Lehrbücher. BoD – Books on Demand, 2011, ISBN 3-86195-689-6, S. 461 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

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