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"Catalizador" vuelve a dirigir aquí. Para otros usos, consulte Catalyst (desambiguación) .
Para conocer la etapa del metabolismo, consulte catabolismo .
Un filtro de aire que utiliza un catalizador de oxidación a baja temperatura para convertir el monóxido de carbono a menos tóxico dióxido de carbono a temperatura ambiente. También puede eliminar el formaldehído del aire.

Catálisis ( / k ə t æ l ə s ɪ s / ) es el proceso de aumento de la tasa de una reacción química mediante la adición de una sustancia conocida como un catalizador [1] [2] ( / k æ t əl ɪ s t / ). Los catalizadores no se consumen en la reacción catalizada pero pueden actuar repetidamente. A menudo, solo se requieren cantidades muy pequeñas de catalizador. [3] La demanda mundial de catalizadores en 2010 se estimó en aproximadamente 29 500 millones de dólares EE.UU. [4]

Principios generales [ editar ]

Ilustración [ editar ]

Es ilustrativa la desproporción de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno :

2 H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2

Esta reacción procede porque los productos de reacción son más estables que el material de partida. La reacción no catalizada es lenta. De hecho, la descomposición del peróxido de hidrógeno es tan lenta que las soluciones de peróxido de hidrógeno están disponibles comercialmente. Esta reacción se ve fuertemente afectada por catalizadores como el dióxido de manganeso o la enzima peroxidasa en los organismos. Tras la adición de una pequeña cantidad de dióxido de manganeso , el peróxido de hidrógeno reacciona rápidamente. Este efecto se ve fácilmente por la efervescencia del oxígeno. [5] El dióxido de manganeso no se consume en la reacción y, por lo tanto, puede recuperarse sin cambios y reutilizarse indefinidamente. En consecuencia, el dióxido de manganeso cataliza esta reacción.

Unidades [ editar ]

La unidad derivada del SI para medir la actividad catalítica de un catalizador es el katal , que se cuantifica en moles por segundo. La productividad de un catalizador se puede describir por el número de rotación (o TON) y la actividad catalítica por la frecuencia de rotación (TOF), que es la TON por unidad de tiempo. El equivalente bioquímico es la unidad enzimática . Para obtener más información sobre la eficacia de la catálisis enzimática, consulte el artículo sobre enzimas .

Mecanismo típico [ editar ]

Artículo principal: ciclo catalítico

En general, las reacciones químicas ocurren más rápidamente en presencia de un catalizador porque el catalizador proporciona una vía de reacción alternativa - o mecanismo - con una energía de activación más baja que el mecanismo no catalizado. En los mecanismos catalizados, el catalizador generalmente reacciona para formar un intermedio , que luego regenera el catalizador original en un proceso. [6]

Los catalizadores generalmente reaccionan con uno o más reactivos para formar intermedios que posteriormente dan el producto de reacción final, en el proceso de regeneración del catalizador. El siguiente es un esquema de reacción típico, donde C representa el catalizador, X e Y son reactivos y Z es el producto de la reacción de X e Y:

X + C → X C

 

 

 

 

( 1 )

Y + X C → XY C

 

 

 

 

( 2 )

XY C → C Z

 

 

 

 

( 3 )

C Z → C + Z

 

 

 

 

( 4 )

Aunque el catalizador se consume en la reacción 1 , posteriormente se produce en la reacción 4 . Como un catalizador se regenera en una reacción, a menudo solo se necesitan pequeñas cantidades para aumentar la velocidad de la reacción. En la práctica, sin embargo, los catalizadores a veces se consumen en procesos secundarios.

El catalizador aparece a menudo en la ecuación de velocidad . [7] [8] [9] Por ejemplo, si el paso que determina la velocidad en el esquema de reacción anterior es el primer paso
X + C → XC, la reacción catalizada será de segundo orden con la ecuación de velocidad v = k cat [X] [C], que es proporcional a la concentración de catalizador [C]. Sin embargo, [C] permanece constante durante la reacción, de modo que la reacción catalizada es de pseudoprimer orden : v = k obs [X], donde k obs = k cat [C].

Como ejemplo de un mecanismo detallado a nivel microscópico, en 2008 investigadores daneses revelaron por primera vez la secuencia de eventos cuando el oxígeno y el hidrógeno se combinan en la superficie del dióxido de titanio (TiO 2 o titania ) para producir agua. Con una serie de imágenes de microscopía de túnel de barrido en intervalos de tiempo , determinaron que las moléculas experimentan adsorción , disociación y difusión antes de reaccionar. Los estados de reacción intermedios fueron: HO 2 , H 2 O 2 , luego H 3 O 2y el producto de reacción final ( dímeros de moléculas de agua ), después de lo cual la molécula de agua se desorbe de la superficie del catalizador. [10] [11]

Energética de reacción [ editar ]

Diagrama de energía potencial genérico que muestra el efecto de un catalizador en una reacción química exotérmica hipotética X + Y para dar Z. La presencia del catalizador abre una vía de reacción diferente (mostrada en rojo) con una energía de activación más baja. El resultado final y la termodinámica general son los mismos.

Los catalizadores funcionan proporcionando un mecanismo (alternativo) que implica un estado de transición diferente y menor energía de activación . En consecuencia, más colisiones moleculares tienen la energía necesaria para alcanzar el estado de transición. Por tanto, los catalizadores pueden permitir reacciones que de otro modo serían bloqueadas o ralentizadas por una barrera cinética. El catalizador puede aumentar la velocidad de reacción o la selectividad, o permitir la reacción a temperaturas más bajas. Este efecto se puede ilustrar con un diagrama de perfil de energía .

En la reacción elemental catalizada , los catalizadores no cambian la extensión de una reacción: no tienen ningún efecto sobre el equilibrio químico de una reacción porque la velocidad tanto de la reacción directa como de la inversa se ve afectada (ver también termodinámica ). La segunda ley de la termodinámica describe por qué un catalizador no cambia el equilibrio químico de una reacción. Supongamos que existiera tal catalizador que cambiara un equilibrio. La introducción del catalizador en el sistema daría como resultado una reacción para pasar al nuevo equilibrio, produciendo energía. La producción de energía es un resultado necesario ya que las reacciones son espontáneas solo si la energía libre de Gibbsse produce, y si no hay una barrera de energía, no hay necesidad de un catalizador. Entonces, la eliminación del catalizador también resultaría en una reacción, produciendo energía; es decir, la adición y su proceso inverso, la eliminación, producirían energía. Por tanto, un catalizador que pudiera cambiar el equilibrio sería una máquina de movimiento perpetuo , una contradicción con las leyes de la termodinámica. [12] Por tanto, el catalizador no altera la constante de equilibrio. (Sin embargo, un catalizador puede cambiar las concentraciones de equilibrio al reaccionar en un paso posterior. Luego se consume a medida que avanza la reacción y, por lo tanto, también es un reactivo. Es ilustrativa la hidrólisis de ésteres catalizada por bases , donde el ácido carboxílico producido reacciona inmediatamente con el catalizador base y, por lo tanto, el equilibrio de la reacción se desplaza hacia la hidrólisis).

El catalizador estabiliza el estado de transición más de lo que estabiliza el material de partida. Disminuye la barrera cinética al disminuir la diferencia de energía entre el material de partida y el estado de transición. Es no cambia la diferencia de energía entre los materiales y productos (de barrera termodinámica) de partida, o la energía disponible (esto es proporcionado por el medio ambiente en forma de calor o de la luz).

Conceptos relacionados [ editar ]

Algunos de los llamados catalizadores son en realidad precatalizadores . Los precatalizadores se convierten en catalizadores en la reacción. Por ejemplo, el catalizador RhCl (PPh 3 ) 3 de Wilkinson pierde un ligando de trifenilfosfina antes de entrar en el verdadero ciclo catalítico. Los precatalizadores son más fáciles de almacenar pero se activan fácilmente in situ . Debido a este paso de preactivación, muchas reacciones catalíticas implican un período de inducción .

Especies químicas que mejoran la actividad catalítica se llaman cocatalizadores ( cocatalizadores ) o promotores de catálisis cooperativa .

En la catálisis en tándem, dos o más catalizadores diferentes se acoplan en una reacción en un solo recipiente.

En la autocatálisis , el catalizador es un producto de la reacción general, a diferencia de todos los demás tipos de catálisis considerados en este artículo. El ejemplo más simple de autocatálisis es una reacción de tipo A + B → 2 B, en uno o en varios pasos. La reacción general es solo A → B, por lo que B es un producto. Pero dado que B también es un reactivo, puede estar presente en la ecuación de velocidad y afectar la velocidad de reacción. A medida que avanza la reacción, la concentración de B aumenta y puede acelerar la reacción como catalizador. En efecto, la reacción se acelera o se autocataliza. Un ejemplo es la hidrólisis de un éster como la aspirina a un ácido carboxílico y un alcohol.. En ausencia de catalizadores ácidos añadidos, el producto de ácido carboxílico cataliza la hidrólisis.

Clasificación [ editar ]

La catálisis se puede clasificar en homogénea o heterogénea . Una catálisis homogénea es aquella cuyos componentes están dispersos en la misma fase (generalmente gaseosa o líquida) que las moléculas del reactivo . Una catálisis heterogénea es aquella en la que los componentes de la reacción no están en la misma fase. Las enzimas y otros biocatalizadores se consideran a menudo como una tercera categoría. Se aplican principios mecanicistas similares a la biocatálisis heterogénea, homogénea y.

Catálisis heterogénea [ editar ]

Artículo principal: catálisis heterogénea
La estructura molecular microporosa de la zeolita ZSM-5 se aprovecha en catalizadores utilizados en refinerías
Las zeolitas se extruyen en forma de gránulos para facilitar su manipulación en reactores catalíticos.

Los catalizadores heterogéneos actúan en una fase diferente a la de los reactivos . La mayoría de los catalizadores heterogéneos son sólidos que actúan sobre sustratos en una mezcla de reacción líquida o gaseosa . Los catalizadores heterogéneos importantes incluyen zeolitas , alúmina , [13] óxidos de orden superior, carbono grafítico, óxidos de metales de transición , metales como el níquel Raney para la hidrogenación y el óxido de vanadio (V) para la oxidación del dióxido de azufre en trióxido de azufre por el llamado proceso de contacto . [14]

Se conocen diversos mecanismos de reacciones en superficies , dependiendo de cómo se produzca la adsorción ( Langmuir-Hinshelwood , Eley-Rideal y Mars-van Krevelen ). [15] La superficie total del sólido tiene un efecto importante en la velocidad de reacción. Cuanto menor sea el tamaño de partícula del catalizador, mayor será el área de superficie para una determinada masa de partículas.

Un catalizador heterogéneo tiene sitios activos , que son los átomos o caras de cristal donde realmente ocurre la reacción. Dependiendo del mecanismo, el sitio activo puede ser una superficie metálica expuesta plana, un borde de cristal con valencia metálica imperfecta o una combinación complicada de los dos. Por tanto, no sólo la mayor parte del volumen, sino también la mayor parte de la superficie de un catalizador heterogéneo puede ser catalíticamente inactivo. Descubrir la naturaleza del sitio activo requiere una investigación técnicamente desafiante. Por lo tanto, continúa la investigación empírica para descubrir nuevas combinaciones de metales para la catálisis.

Por ejemplo, en el proceso Haber , el hierro finamente dividido sirve como catalizador para la síntesis de amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno . Los gases que reaccionan se adsorben en los sitios activos de las partículas de hierro. Una vez adsorbidos físicamente, los reactivos experimentan quimisorción que da como resultado la disociación en especies atómicas adsorbidas, y se forman nuevos enlaces entre los fragmentos resultantes en parte debido a su proximidad. [ cita requerida ] De esta manera, el triple enlace particularmente fuerteen nitrógeno se descompone, lo que sería extremadamente infrecuente en fase gaseosa debido a su alta energía de activación. Por lo tanto, la energía de activación de la reacción general se reduce y la velocidad de reacción aumenta. [ cita requerida ] Otro lugar donde se aplica un catalizador heterogéneo es en la oxidación de dióxido de azufre en óxido de vanadio (V) para la producción de ácido sulfúrico . [14]

Los catalizadores heterogéneos están típicamente " soportados " , lo que significa que el catalizador se dispersa en un segundo material que mejora la eficacia o minimiza su coste. Los soportes previenen o reducen la aglomeración y sinterización de pequeñas partículas de catalizador, exponiendo más superficie, por lo que los catalizadores tienen una mayor actividad específica (por gramo) sobre un soporte. A veces, el soporte es simplemente una superficie sobre la que se extiende el catalizador para aumentar el área superficial. Más a menudo, el soporte y el catalizador interactúan, afectando la reacción catalítica. Los soportes también se pueden usar en la síntesis de nanopartículas al proporcionar sitios para que las moléculas individuales de catalizador se unan químicamente. Los soportes son materiales porosos con una gran superficie, más comúnmente alúmina , zeolitaso varios tipos de carbón activado . Los soportes especializados incluyen dióxido de silicio , dióxido de titanio , carbonato de calcio y sulfato de bario . [ cita requerida ]

En las reacciones en suspensión, los catalizadores heterogéneos se pueden perder al disolverse.

Muchos catalizadores heterogéneos son de hecho nanomateriales. Los catalizadores basados ​​en nanomateriales con actividades de imitación de enzimas se denominan colectivamente nanozimas . [dieciséis]

Electrocatalizadores [ editar ]

Artículo principal: Electrocatalizador

En el contexto de la electroquímica , específicamente en la ingeniería de pilas de combustible , se utilizan varios catalizadores que contienen metales para mejorar las velocidades de las semirreacciones que componen la pila de combustible. Un tipo común de electrocatalizador de pila de combustible se basa en nanopartículas de platino que se apoyan en partículas de carbono ligeramente más grandes . Cuando entra en contacto con uno de los electrodos en una celda de combustible, este platino aumenta la tasa de reducción de oxígeno a agua, o a hidróxido o peróxido de hidrógeno .

Catálisis homogénea [ editar ]

Artículo principal: Catálisis homogénea

Los catalizadores homogéneos funcionan en la misma fase que los reactivos. Normalmente, los catalizadores homogéneos se disuelven en un disolvente con los sustratos. Un ejemplo de catálisis homogénea implica la influencia de H + en la esterificación de ácidos carboxílicos, como la formación de acetato de metilo a partir de ácido acético y metanol . [17] Los procesos de gran volumen que requieren un catalizador homogéneo incluyen hidroformilación , hidrosililación e hidrocianación . Para los químicos inorgánicos, la catálisis homogénea es a menudo sinónimo de catalizadores organometálicos . [18] Sin embargo, muchos catalizadores homogéneos no son organometálicos, como se ilustra por el uso de sales de cobalto que catalizan la oxidación de p-xileno a ácido tereftálico .

Organocatálisis [ editar ]

Artículo principal: Organocatálisis

Mientras que los metales de transición a veces atraen la mayor parte de la atención en el estudio de la catálisis, las pequeñas moléculas orgánicas sin metales también pueden exhibir propiedades catalíticas, como se desprende del hecho de que muchas enzimas carecen de metales de transición. Por lo general, los catalizadores orgánicos requieren una carga más alta (cantidad de catalizador por unidad de cantidad de reactivo, expresada en % molar de cantidad de sustancia ) que los catalizadores basados ​​en metales de transición (iones), pero estos catalizadores generalmente están disponibles comercialmente a granel, lo que ayuda a reducir costos. A principios de la década de 2000, estos organocatalizadores se consideraban de "nueva generación" y son competitivos con el metal tradicional.Catalizadores que contienen (iones). Se supone que los organocatalizadores operan de manera similar a las enzimas libres de metales utilizando, por ejemplo, interacciones no covalentes tales como enlaces de hidrógeno . La disciplina organocatálisis se divide en la aplicación de organocatalizadores covalentes (p. Ej., Prolina , DMAP ) y no covalentes (p. Ej., Organocatálisis de tiourea ) que se refieren a la unión e interacción catalizador- sustrato preferida , respectivamente.

Fotocatalizadores [ editar ]

Artículo principal: Fotocatálisis

La fotocatálisis es el fenómeno en el que el catalizador puede recibir luz (como la luz visible), ser promovido a un estado excitado y luego someterse a un cruce entre sistemas con el material de partida, volviendo al estado fundamental sin consumirse. El estado excitado del material de partida experimentará entonces reacciones que normalmente no podría experimentar si se iluminara directamente. Por ejemplo, el oxígeno singlete generalmente se produce mediante fotocatálisis. Los fotocatalizadores también son el ingrediente principal de las células solares sensibilizadas por colorante .

Enzimas y biocatalizadores [ editar ]

Artículo principal: catálisis enzimática

En biología, las enzimas son catalizadores basados ​​en proteínas en el metabolismo y el catabolismo . La mayoría de los biocatalizadores son enzimas, pero otras clases de biomoléculas no basadas en proteínas también exhiben propiedades catalíticas que incluyen ribozimas y desoxirribozimas sintéticas . [19]

Los biocatalizadores pueden considerarse intermedios entre catalizadores homogéneos y heterogéneos, aunque estrictamente hablando, las enzimas solubles son catalizadores homogéneos y las enzimas unidas a membranas son heterogéneas. Varios factores afectan la actividad de las enzimas (y otros catalizadores), incluida la temperatura, el pH, la concentración de la enzima, el sustrato y los productos. Un reactivo particularmente importante en las reacciones enzimáticas es el agua, que es el producto de muchas reacciones de formación de enlaces y un reactivo en muchos procesos de ruptura de enlaces.

En la biocatálisis , las enzimas se emplean para preparar muchos productos químicos básicos, incluidos el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa y la acrilamida .

Algunos anticuerpos monoclonales cuyo objetivo de unión es una molécula estable que se asemeja al estado de transición de una reacción química pueden funcionar como catalizadores débiles para esa reacción química al reducir su energía de activación. [20] Estos anticuerpos catalíticos a veces se denominan " abzimas ".

Importancia [ editar ]

Izquierda: azúcar en terrones parcialmente caramelizado , derecha: quema de azúcar en cubos con ceniza como catalizador
Reproducir medios
Un tubo de Ti-Cr-Pt (~ 40 μm de largo) libera burbujas de oxígeno cuando se sumerge en peróxido de hidrógeno (mediante descomposición catalítica), formando una microbomba . [21]

Se estima que el 90% de todos los productos químicos producidos comercialmente involucran catalizadores en alguna etapa del proceso de su fabricación. [22] En 2005, los procesos catalíticos generaron alrededor de $ 900 mil millones en productos en todo el mundo. [23] La catálisis es tan generalizada que las subáreas no se clasifican fácilmente. Algunas áreas de especial concentración se analizan a continuación.

Procesamiento de energía [ editar ]

El refino de petróleo hace un uso intensivo de la catálisis para la alquilación , el craqueo catalítico (rompiendo los hidrocarburos de cadena larga en trozos más pequeños), el reformado de nafta y el reformado con vapor (conversión de hidrocarburos en gas de síntesis ). Incluso los gases de escape de la quema de combustibles fósiles se tratan mediante catálisis: los convertidores catalíticos , generalmente compuestos de platino y rodio , descomponen algunos de los subproductos más dañinos de los gases de escape de los automóviles.

2 CO + 2 NO → 2 CO 2 + N 2

Con respecto a los combustibles sintéticos, un proceso antiguo pero aún importante es la síntesis de hidrocarburos de Fischer-Tropsch a partir del gas de síntesis , que a su vez se procesa mediante reacciones de desplazamiento de agua-gas , catalizadas por hierro. El biodiésel y los biocombustibles relacionados requieren procesamiento a través de biocatalizadores e inorgánicos.

Las pilas de combustible se basan en catalizadores tanto para las reacciones anódicas como catódicas.

Los calentadores catalíticos generan calor sin llama a partir de un suministro de combustible combustible.

Productos químicos a granel [ editar ]

Algunas de las sustancias químicas a mayor escala se producen mediante oxidación catalítica, a menudo con oxígeno . Los ejemplos incluyen ácido nítrico (de amoníaco), ácido sulfúrico (de dióxido de azufre a trióxido de azufre por el proceso de contacto ), ácido tereftálico de p-xileno, ácido acrílico de propileno o propano y acrilonitrilo de propano y amoníaco. [24]

La producción de amoníaco es uno de los procesos a mayor escala y con mayor consumo de energía. En el proceso de Haber, el nitrógeno se combina con hidrógeno sobre un catalizador de óxido de hierro. [25] El metanol se prepara a partir de monóxido de carbono o dióxido de carbono, pero utilizando catalizadores de cobre y zinc.

Los polímeros a granel derivados de etileno y propileno a menudo se preparan mediante catálisis de Ziegler-Natta . Los poliésteres, poliamidas e isocianatos se obtienen mediante catálisis ácido-base .

La mayoría de los procesos de carbonilación requieren catalizadores metálicos, los ejemplos incluyen el proceso de ácido acético de Monsanto y la hidroformilación .

Química fina [ editar ]

Muchos productos químicos finos se preparan mediante catálisis; Los métodos incluyen los de la industria pesada, así como los procesos más especializados que serían prohibitivamente costosos a gran escala. Los ejemplos incluyen la reacción de Heck , y las reacciones de Friedel-Crafts . Debido a que la mayoría de los compuestos bioactivos son quirales , muchos productos farmacéuticos se producen mediante catálisis enantioselectiva ( síntesis asimétrica catalítica ). (R) -1,2-propandiol, precursor del antibacteriano levofloxacino , se puede sintetizar eficazmente a partir de hidroxiacetona mediante hidrogenación asimétrica de Noyori: [26]

Procesamiento de alimentos [ editar ]

Una de las aplicaciones más obvias de la catálisis es la hidrogenación (reacción con gas hidrógeno ) de grasas utilizando un catalizador de níquel para producir margarina . [27] Muchos otros alimentos se preparan mediante biocatálisis (ver más abajo).

Medio ambiente [ editar ]

La catálisis impacta el medio ambiente al aumentar la eficiencia de los procesos industriales, pero la catálisis también juega un papel directo en el medio ambiente. Un ejemplo notable es el papel catalítico de los radicales libres del cloro en la degradación del ozono . Estos radicales se forman por la acción de la radiación ultravioleta sobre los clorofluorocarbonos (CFC).

Cl · + O 3 → ClO · + O 2
ClO · + O · → Cl · + O 2

Historia [ editar ]

En términos generales, [28] cualquier cosa que aumente la velocidad de un proceso es un "catalizador", un término derivado del griego καταλύειν , que significa "anular" o "desatar" o "recoger". El concepto de catálisis fue inventado por la química Elizabeth Fulhame y descrito en un libro de 1794, basado en su novedoso trabajo en experimentos de oxidación-reducción. [29] [30] La primera reacción química en química orgánica que utilizó un catalizador fue estudiada en 1811 por Gottlieb Kirchhoff, quien descubrió la conversión catalizada por ácido del almidón en glucosa. El término catálisis fue utilizado más tarde por Jöns Jakob Berzelius en 1835 [31].describir reacciones que son aceleradas por sustancias que permanecen sin cambios después de la reacción. Fulhame , que fue anterior a Berzelius, trabajó con agua en lugar de metales en sus experimentos de reducción. [32] Otros químicos del siglo XVIII que trabajaron en la catálisis fueron Eilhard Mitscherlich [33] que se refirió a ella como procesos de contacto , y Johann Wolfgang Döbereiner [34] [35] que habló de acción de contacto. Desarrolló la lámpara de Döbereiner , un encendedor a base de hidrógeno y platinoesponja, que se convirtió en un éxito comercial en la década de 1820 que sigue viva en la actualidad. Humphry Davy descubrió el uso de platino en catálisis. [36] En la década de 1880, Wilhelm Ostwald de la Universidad de Leipzig inició una investigación sistemática sobre las reacciones que fueron catalizadas por la presencia de ácidos y bases, y encontró que las reacciones químicas ocurren a velocidades finitas y que estas velocidades pueden usarse para determinar la fuerza de ácidos y bases. Por este trabajo, Ostwald recibió el Premio Nobel de Química de 1909 . [37] Vladimir Ipatieffrealizó algunas de las primeras reacciones a escala industrial, incluido el descubrimiento y comercialización de la oligomerización y el desarrollo de catalizadores para la hidrogenación. [38]

Inhibidores, venenos y promotores [ editar ]

Una sustancia agregada que reduce la velocidad de reacción es un inhibidor de la reacción si es reversible y el catalizador envenena si es irreversible. [1] Los promotores son sustancias que aumentan la actividad catalítica, aunque no son catalizadores por sí mismos. [39]

Los inhibidores a veces se denominan "catalizadores negativos", ya que disminuyen la velocidad de reacción. [40] Sin embargo, se prefiere el término inhibidor ya que no funcionan introduciendo una vía de reacción con mayor energía de activación; esto no reduciría la velocidad ya que la reacción continuaría ocurriendo por la ruta no catalizada. En su lugar, actúan desactivando los catalizadores o eliminando los intermedios de reacción, como los radicales libres. [40] [6] En la catálisis heterogénea , la coquización inhibe el catalizador, que queda cubierto por productos secundarios poliméricos .

El inhibidor puede modificar la selectividad además de la velocidad. Por ejemplo, en la reducción de alquinos a alquenos , se puede usar un catalizador de paladio (Pd) parcialmente "envenenado" con acetato de plomo (II) (Pb (CH 3 CO 2 ) 2 ). [41] Sin la desactivación del catalizador, el alqueno producido se reduciría aún más a alcano . [42] [43]

El inhibidor puede producir este efecto, por ejemplo, envenenando selectivamente sólo ciertos tipos de sitios activos. Otro mecanismo es la modificación de la geometría de la superficie. Por ejemplo, en las operaciones de hidrogenación, los grandes planos de la superficie del metal funcionan como sitios de catálisis de hidrogenólisis, mientras que los sitios que catalizan la hidrogenación de insaturados son más pequeños. Por lo tanto, un veneno que cubre la superficie de manera aleatoria tenderá a reducir el número de aviones grandes no contaminados pero dejará proporcionalmente más sitios más pequeños libres, cambiando así la selectividad de hidrogenación frente a hidrogenólisis. También son posibles muchos otros mecanismos.

Los promotores pueden cubrir la superficie para evitar la producción de una capa de coque, o incluso eliminar activamente dicho material (por ejemplo, renio sobre platino en plataformas ). Pueden ayudar a la dispersión del material catalítico o unirse a los reactivos.

Ver también [ editar ]

  • Reacción química
    • Sustrato
    • Reactivo
    • Enzima
    • Producto
  • Abzima
  • Catálisis ácida (incluye catálisis básica)
  • Autocatálisis
  • BIG-NSE (Escuela de Graduados de Ciencias Naturales e Ingeniería de Berlín)
  • Catalysis Science & Technology (una revista de química)
  • Teoría de la resonancia catalítica
  • Electrocatalizador
  • Desencadenantes ambientales
  • Catálisis enzimática
  • Catalizadores industriales
  • Microscopio de fuerza de sonda Kelvin
  • Reactivo limitante
  • Adyuvante farmacéutico
  • Catálisis de límite de fase
  • Catalizador de transferencia de fase
  • Fotocatálisis
  • Ribozima (biocatalizador de ARN)
  • Enzimas SUMO
  • Reducción de temperatura programada
  • Espectroscopia de desorción térmica

Referencias [ editar ]

  • IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " catalizador ". doi : 10.1351 / goldbook.C00876
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    Original: Jag skall derföre, för att begagna en i kemien välkänd härledning, kalla den kroppars kroppars katalytiska kraft, sönderdelning genom denna kraft katalys, likasom vi med ordet analys beteckna åtskiljandet afdelarkands kraft.

    Traducción : Por lo tanto, para emplear una derivación bien conocida en química, llamaré a los cuerpos [catalíticos] [es decir, sustancias] la fuerza catalítica y la descomposición de [otros] cuerpos por esta fuerza de catálisis , tal como queremos decir con la análisis de palabras la separación de los constituyentes de los cuerpos por las afinidades químicas habituales.

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Enlaces externos [ editar ]

  • Science Aid: Catalysts Page para ciencias de nivel secundario
  • Presentación WA Herrmann Technische Universität
  • Catalizador de alumita, Laboratorio Kameyama-Sakurai, Japón
  • Grupo de Catálisis y Química Inorgánica, Universidad de Utrecht, Países Bajos
  • Centro de Catálisis y Química de Superficies
  • Grupo Carbonos y Catalizadores, Universidad de Concepción, Chile
  • Centro para la habilitación de nuevas tecnologías a través de la catálisis, un centro NSF para la innovación química, EE. UU.
  • "Las burbujas activan los catalizadores químicos" , revista Science News en línea, 6 de abril de 2009.