Propiedades de los Catalizadores y Catálisis Homogénea

Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

UNEFA

Núcleo Anzoátegui – Puerto Piritu

Propiedades de los Catalizadores y Catálisis Homogénea…

Profesor. Bachilleres:

José Hurtado. Albelis Carranza CI: 20.715.657

Gabriel Ramírez CI: 20. 399.656

Claudia Zambrano CI:

Pedro Ballesteros CI:

Lucía Martínez C.I: 22. 587. 191.

Aurilia Osorio CI:

Introducción

Un catalizador, es una sustancia que acelera la velocidad de una reacción química sin sufrir en sí ningún cambio químico.

Un catalizador en disolución con los reactivos, o en la misma fase que ellos, se llama catalizador homogéneo. El catalizador se combina con uno de los reactivos formando un compuesto intermedio que reacciona con el otro más fácilmente. Sin embargo, el catalizador no influye en el equilibrio de la reacción, porque la descomposición de los productos en los reactivos es acelerada en un grado similar.

Un catalizador que está en una fase distinta de los reactivos se denomina catalizador heterogéneo o de contacto. Los catalizadores de contacto son materiales capaces de adsorber moléculas de gases o líquidos en sus superficies.

Existen ciertas sustancias llamadas promotoras, que no tienen capacidad catalítica en sí, pero aumentan la eficacia de los catalizadores. Por ejemplo, al añadir alúmina a hierro finamente dividido, ésta aumenta la capacidad del hierro para catalizar la obtención de amoníaco a partir de una mezcla de nitrógeno e hidrógeno. Por otra parte, los materiales que reducen la eficacia de un catalizador se denominan venenos. Los compuestos de plomo reducen la capacidad del platino para actuar como catalizador; por tanto, un automóvil equipado con un catalizador para controlar la emisión de gases necesita gasolina sin plomo.

Estructura y preparación de los catalizadores.

Reactores catalíticos.

Aunque los reactores catalíticos se han implementado como los reactores de flujo en pistón, su análisis requiere un tratamiento más complicado. La velocidad de una reacción catalítica es proporcional a la cantidad de catalizador que está en contacto con los reactivos. Con un catalizador en fase sólida y los reactivos en fase líquida, esto es proporcional a la superficie expuesta, la eficiencia de la difusión de los reactivos y los productos hacia fuera, y la mezcla turbulenta o falta de ella. Además, una vía de reacción catalítica es a menudo de múltiples pasos con intermediarios que están ligados químicamente con el catalizador, y como el enlace químico del catalizador es también una reacción química, que puede afectar a la cinética.

El comportamiento del catalizador es también una consideración. En particular en los procesos de alta temperatura petroquímica, los catalizadores se desactivan por sinterizado, coque, y procesos similares.

Preparación de los catalizadores.

Los métodos y técnicas experimentales para la preparación de catalizadores son particularmente importantes, pues la composición química no es en sí misma suficiente para determinar la actividad. Las propiedades físicas, tales como área de superficie, tamaño de poros, tamaño de partícula y estructura de la misma, también tienen influencia sobre la actividad. Estas propiedades quedan determinadas en buena par-te por los procedimientos de preparación. Para empezar, se hará una distinción entre las preparaciones en las cuates todo el material constituye el catalizador, y aquellas en las que el ingrediente activo está dispersado en un material de soporte o portador que tiene una gran área superficial. El primer tipo de catalizador se prepa-ra por lo general por precipitación, formación de un gel o una mezcla simple de los componentes. Uno de los métodos para obtener un material sólido en forma porosa es la precipitación. En general, consiste en adicionar un agente precipitante a soluciones acuosas de los componentes deseados. Con frecuencia, los pasos subsecuentes en el proceso son: lavado, secado y, algunas veces, calcinación y activación.

Por ejemplo, un catalizador de óxido de magnesio puede prepararse mediante la precipitación del magnesio de soluciones de nitrato, añadiendo carbonato de sodio.

El precipitado de MgCO3 se lava, se seca y calcina, para obtener el óxido. Algunas variables tales como concentración de las soluciones, temperatura, tiempo de secado y calcinación pueden tener influencia en el área de superficie y en la estructura de los poros del producto final. Esto explica la dificultad para reproducir catalizadores e indica la necesidad de seguir las recetas que ya hayan sido probadas. De particular importancia es el paso del lavado que elimina todas las trazas de impurezas que pueden actuar como venenos. Un caso especial de los métodos de precipitación es la formación de un precipitado coloidal que se gelifique. Los pasos en el procedimiento son esencialmente los mismos que aquellos utilizados en el procedimiento de precipitación. Los catalizadores que contienen alúmina y sílice son especialmente apropiados para la preparación de gele, ya que sus precipitados tienen naturaleza coloidal. Las técnicas detalladas para producir catalizadores con formación de geles o por precipitación ordinaria, han sido reportadas por Ciapetta y Plank.

Algunas veces se puede obtener un material poroso mezclando los componentes con agua, moliéndolos al tamaño deseado del grano y luego secándolos y calcinándolos. Finalmente, los materiales así obtenidos deberán molerse y cribarse para obtener el tamaño apropiado de la partícula. Un catalizador mixto de óxido de magnesio y de calcio puede prepararse en la forma descrita. Los carbonatos se muelen en húmedo en un molino de bolas. Se destruyen, secan y calcinan en un horno para reducir los carbonatos.

Los portadores catalíticos proporcionan un medio para obtener una gran área superficial con una pequeña cantidad de material activo. Esto reviste importancia cuando se trata de sustancias costosas como platino, níquel y plata.

Los pasos en la preparación de un catalizador impregnado en un portador pueden incluir lo siguiente:

1) Eliminar el aire del portador por medio de vacío.

2) Poner en contacto al portador con

...