El Fenómeno de la catálisis

El Fenómeno de la catálisis

Un catalizador es una sustancia que sin estar involucrada permanentemente en la reacción (no aparece en el balance global de esta), actúa acelerando la velocidad de reacción, es decir, incrementa la velocidad con la que una reacción química se aproxima al equilibrio, disminuyendo, para ello, la energía de activación necesaria.

El catalizador se puede obtener inalterado al final del proceso pero no siempre esto es así. Se debe tener en cuenta, además, que los catalizadores no actúan sobre reacciones termodinámicamente imposibles ∆G>0.

El catalizador es más activo cuanto mayor sea el aumento de velocidad por unidad de tiempo, la incorporación de un catalizador muy activo permite ahorrar energía, disminuyendo el tiempo en reactores discontinuos y el tamaño en reactores continuos.

A parte, permite reducir la velocidad de las reacciones secundarias no deseadas y mejorar la selectividad de una reacción cambiando el rendimiento hacia el producto deseado, reduciendo la cantidad de producto no deseado por unidad de reactivo deseado.

Tipos de catálisis en función del tipo de especie responsable de la actividad catalítica:

• Molecular: Las especies moleculares son idénticas, por lo que los centros catalíticos son equivalentes.

• Superficial: Tiene lugar sobre la superficie de un material.

• Enzimática: Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones en organismos vivos y reacciones biológicas.

• Autocatálisis: Se produce cuando uno de los productos de la reacción actúa como catalizador.

Tipos de reacciones catalíticas

• Homogéneas: Reactivos y catalizador se encuentran en una misma fase (gaseosa o líquida).

• Heterogéneas: Reactivos y catalizador se encuentran en distinta fase, por lo general, el catalizador suele ser sólido y los reactivos líquidos o gaseosos, ocurriendo la reacción en la interfase.

• Enzimáticas: Ocurre cuando el catalizador es una enzima, se encuentra entre la catálisis homogénea y heterogénea.

Catálisis homogénea en fase líquida:

Presenta una baja actividad debido a que el número de centros activos por unidad de volumen es bajo. Además de esto, es necesario operar a temperaturas medias para preservar la función del catalizador y presenta dificultades a la hora de separar el catalizador de los productos, ya que estos se encuentran en una misma fase.

Catálisis heterogénea:

Presenta una actividad más elevada y la temperatura no está limitada, por lo que se puede aumentar la velocidad de reacción. También presenta una mayor facilidad en la separación final de productos y catalizador.

Ecuaciones cinéticas de reacciones catalíticas homogéneas

Suponiendo la siguiente reacción elemental:

La ecuación de la velocidad de la reacción

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