CATALISIS

La Catálisis es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador y las que desactivan la catálisis son denominadas venenos catalíticos. Un concepto importante es que el catalizador no se modifica durante la reacción química, lo que lo diferencia de un reactivo. En la síntesis de muchos de los productos químicos industriales más importantes hay una catálisis. El envenenamiento de los catalizadores, que generalmente es un proceso no deseado, también es utilizado en la industria química. La catálisis interviene en muchos procesos industriales. Así mismo, la mayoría de los procesos “Biológicamente” significativos son catalizados. La investigación en catálisis es uno de los principales campos en ciencia aplicada e involucra muchas áreas de la química, especialmente en química organometalica y ciencia de materiales. La catálisis es importante para muchos aspectos de las ciencias ambientales, por ejemplo el convertidor catalítico de los automóviles y la dinámica del agujero de ozono. Las reacciones catalíticas son las preferidas en la química verde para un medioambiente debido a la reducida cantidad de residuos que genera. El catalizador más común es el protón (H+). Muchos metales de transición y los complejos de los metales de transición se utilizan en las catálisis. El catalizador funciona proporcionando un cambio de reacción alternativo al producto de reacción. La velocidad de la reacción aumenta a medida que esta ruta alternativa tiene una menor energía de activación que la ruta de reacción no mediada por el catalizador. La disimulación del peróxido de hidrogeno para dar agua y oxigeno es una reacción que esta fuertemente afectada por los catalizadores. Tras la adición de una pequeña cantidad de dióxido de manganeso, el peróxido de hidrogeno reacciona rápidamente de acuerdo a la ecuación anterior. Este efecto se ve fácilmente por la efervescencia del oxigeno.

El dióxido de manganeso puede ser recuperado sin cambios, y volver a utilizarse de forma indefinida, y por lo tanto no se consume en la reacción. En consecuencia, el dióxido de manganeso cataliza esta reacción. La característica general de la catálisis es que la reacción catalítica tiene un menor cambio de energía libre de la etapa limitante hasta el estado de transición que la reacción no catalizada correspondiente, resultando en una mayor velocidad de reacción a la misma termperatura. Los catalizadores ácidos para las reacciones de los compuestos carbonilicos forman compuestos intermedios específicos que no se producen naturalmente, tales como los esteres de Osmio en la dihidroxilacion de alquenos catalizadas por el tetroxido de osmio, o hacer la ruptura de los reactivos o formas reactivas, como el hidrogeno atomico en la hidrogenación catalítica. Cinéticamente, las reacciones catalíticas se comportan como las reacciones químicas típicas, es decir la velocidad de reacción depende de la frecuencia de contacto de los reactivos en la etapa determinante de velocidad, la heterogénea, la difusión de los reactivos a la superficie de contacto y la difusión de los productos desde dicha superficie puede ser la etapa determinante de la velocidad. Aunque los catalizadores no son consumidos por la propia reacción, pueden resultar inhibidos, desactivados o destruidos por procesos secundarios. Además, los catalizadores heterogéneos pueden ser disolverse en la solución en un sistema sólido-líquido o evaporarse en un sistema sólido-gas.

Los catalizadores generalmente reaccionan con uno o mas de los reactivos para formar productos intermedios que, posteriormente, conducen al producto final de reaccionan. Aunque el catalizador es consumido por la reacción 1, posteriormente es producido por la reacción 4, por lo que la reacción global es (X + Y= Z).

Como el catalizador se regenera en una reacción, a menudo bastan pequeñas cantidades del catalizador para incrementar la velocidad de una reacción. Un catalizador en una hipotética reacción química exotérmica X + Y para producir Z. La presencia del catalizador abre un camino de reacción diferente (mostrado en rojo) con una energía de activación menor. El resultado final y la termodinámica global son la misma.

Los catalizadores funcionan proporcionado un mecanismo (alternativo) que involucra un estado de transición diferente y una menor energía de activación. Por lo tanto, mas colisiones moleculares tienen la energía necesaria para alcanzar el estado de transición. En consecuencia, los catalizadores permiten reacciones que de otro modo estarían bloqueadas o ralentizadas por una barrera cinética. El catalizador puede aumentar la velocidad de reacción o que la reacción ocurra a menores temperaturas.

Los catalizadores no cambian el rendimiento de una reacción:

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