Catalizadores En Quimica Organica

Los catalizadores tienen elementos propios que varían para cada reacción en general, pero se pueden clasificar en tres partes.

Fase activa: es la fase principal de un catalizador y marca la actividad catalítica del mismo, ósea la rapidez con la que se llevara a cabo, esta se puede realizar en una fase química o en un conjunto de ellas, la desventaja de la fase activa es que la mayoría son muy débiles y se ven afectadas por otros factores como la temperatura esto da la necesitan de otro elemento que la estabilice.

Soporte: se le puede llamar así al segundo elemento que a veces llega a necesitar la fase activa, su función puede ser la optimización de la activada catalítica y esto hace la que la fase activa pueda dispersarse lo que produce una mayor área de reacción.

Promotor: es aquel que incorporado en pequeñas partes al soporte o fase activa permite mejorar las características del catalizador, los promotores que dan mas estabilidad a la fase activa se denominan texturales y los que aumentan su actividad electrónicos.

Como sabemos los catalizadores se caracterizan por la actividad y la selectividad, y estas indican para que tipo de reacción sirven y para cual no.

La actividad es la capacidad de un catalizador de acelerar en mayor o menor medida determinada reacción, la actividad se suele expresar en moles trasformados por segundo por gramo de catalizador.

La selectividad define la dirección en que se desarrollara la reacción debido ala presencia del catalizador, la presencia del catalizador puede dar mayor o menor presencia de algunos productos, disminución de otros o incluso la aparición de sustancias inesperadas, así mismo la selectividad se expresa como la cantidad transformada de un reactivo hacia un producto sobre el producto determinado dividido por el total de producto obtenido.

El proceso mediante el cual se emplean los catalizadores se denomina catálisis, que se define como el proceso en el cual se acelera una reacción por medio el uso de un catalizador. Se utilizan básicamente para acelerar la velocidad en las reacciones que son lentas ya que existen algunas que para que presente reacción, puede ser necesario mucho tiempo y con la aplicación de este proceso, el periodo de tiempo estimado se acorta considerablemente. Como sabemos un catalizador puede actuar en uno o varios pasos, entonces un ciclo catalítico es el término usado para un mecanismo de reacción en varios pasos que involucra a un catalizador.

La incertidumbre en los mecanismos catalíticos es mayor que en los mas simples, a diferencia de los mecanismos mas simples un procesos catalítico contiene muchos pasos sobre los que el experimentador tiene poco control. Hay catalizadores orgánicos, inorgánicos y organometalicos que son metales capaces de formar enlaces con el carbono, que son unos de los mas utilizados en química orgánica.

Los catalizadores se pueden clasifican en catalizadores homogéneos y catalizadores heterogéneos o de contacto.

En la catálisis homogénea, el catalizador y los reactantes se encuentran en la misma fase, generalmente liquida, pero en ocasiones gaseosa, por el contrario los catalizadores heterogéneos están presentes en fases diferentes de la de las reactantes, con frecuencia suelen ser solidos que se separan fácilmente de los productos líquidos o gaseosos.

Remarquemos la importancia de los catalizadores en el laboratorio y la industria hay aproximadamente de 13 a 20 productos químicos sintéticos esenciales que se producen de manera directa o indirecta por catálisis, un ejemplo el acido sulfúrico, un paso clave en la producción de este químico es la oxidación catalítica del SO2 a SO3, así mismo el amoniaco se produce por la reducción catalítica del N2 con H2.

Reacciones catalíticas importantes en química orgánica.

Los ejemplos importantes son la hidrogenación de alquenos, la hidroformilación que es la combinación de una alqueno con CO e hidrogeno, la síntesis de acido acético a partir de metanol y monóxido de carbono, la formación de acetaldehído a partir de eteno y monóxido de carbono y la polimerización de alquenos.

Imagen 1. Procesos catalíticos importantes en química orgánica.

Hidrogenación de alquenos:

La adición de hidrogeno a un alqueno para formar un alcano es termodinámicamente favorable, sin embargo la velocidad de la reacción es muy baja en condiciones normales y en ausencia de un catalizador, se conocen catalizadores para esta reacción que es muy común en la fabricación de margarina y de productos farmacéuticos y petroquímicos.

Existen varios catalizadores para la hidrogenación tanto heterogéneos como homogéneos.

Uno de los catalizadores mas estudiados es el catalizador Wilkinson, el nombre común con el que se conoce al compuesto químico es clorotris(trifenilfosfina) rodio (I ), y su fórmula química es RhCl(PPh3)3(Ph = fenilo). Este es un catalizador homogéneo y realiza la hidrogenación en una sola etapa.

El mecanismo

...