Catalisis

INTRODUCCIÓN A LA CATÁLISIS

1. Fenómeno de la catálisis

Catálisis: Ocurrencia, estudio y uso de catalizadores y procesos catalíticos.

Los catalizadores son sustancias que pueden modificar la velocidad de reacción y que no aparecen en el balance global de la reacción química.

Otras definiciones de catalizadores:

Berzelius: Sustancias que por su mera presencia provocan reacciones químicas que, de otro modo, no ocurrirían.

Ostwald: Sustancia que cambia la velocidad de una reacción química sin ser modificada por el proceso.

Un catalizador es una sustancia que sin estar permanentemente involucrada en la reacción, incrementa la velocidad con la que una transformación química se aproxima al equilibrio. Es una sustancia que químicamente altera un mecanismo de reacción, así como la velocidad regenerándose en el último paso de la reacción.

1. Tipos de reacciones catalíticas

Reacciones catalíticas homogéneas: Se producen en una fase líquida o gaseosa.

Reacciones catalíticas heterogéneas: Importantes en la industria. Ocurren en sistemas de reacciones polifásicos, la reacción se da en la interfase. El catalizador es un sólido y los reactivos gas o líquido.

Reacciones catalíticas enzimáticas: Se dan por enzimas. Son proteínas, entre 10-100nm, entre catálisis homogénea y heterogénea.

1. Comparación de catálisis homogénea y heterogénea.

[pic 1]

1. Funciones del catalizador

2.1 ¿Qué objetivos cumple un catalizador?

-Aumentar la velocidad, las concentraciones de catalizador son reducidas.

-Es más activo cuanto mayor sea el aumento de la velocidad por unidad del catalizador.[pic 2]

-Incorporar un catalizador muy activo permite:

        Reducir el tiempo de operación de ract. Discontinuos

        Reducir el tamaño de reactores continuos

        Facilitar la transformación a temperaturas más bajas

        Reducir la velocidad de reacciones secundarias hacia

        Productos no deseados (catalizadores negativos o

Inhibidores). Mejorar la selectividad de una reacción cambiando el rendimiento hacia el producto. Reducir el consumo de reactivo. (ejemplo hojas)

[pic 3] (Reacciones hojas)

2.2 Mecanismo de actuación de un catalizador en una reacción química

(Mirar las hojas hasta catalizadores sólidos + ejemplos)

3. CATALIZADORES SÓLIDOS

3.1 Características de las reacciones catalíticas heterogéneas

-Muy importantes desde el punto de vista industrial

-El catalizador es un sólido y los reactivos gases y/o líquidos

-Ocurren en sistemas de reacciones polifásicos

-La reacción se produce en la interfase

-La estructura y composición superficial de los sólidos adquiere una vital importancia para su actuación como catalizadores

3.2 Mecanismos de reacción (Ejemplos Hojas)

 
[pic 4]

M. Langmuir: Los reactivos van a encontrar un centro. Pero las dos especies son absorbidas en la reacción

M Krevelen: Un centro absorbe y lo que necesita es del del cloruro del catalizador. Se recupera el O2 de la fase gas o líquido.

3.3 Componentes de un catalizador

Un catalizador sólido (soportado) está formado por: Fase activa. Un promotor. Un portador o soporte.

Soporte

A veces puede participar en la reacción (como acidez). Se suelen llamar bifuncionales. Su función es facilitar la dispersión y estabilidad de la fase catalítica activa. Debe tener una elevada área superficial, una adecuada distribución de tamaños de poro y una buena estabilidad térmica. La alúmina es el más utilizado.

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