Hay muchas reacciones químicas que se desarrollan a velocidades muy pequeñas. Para poder obtener beneficios de estas reacciones, especialmente en los procesos






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fecha de publicación26.12.2015
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CATÁLISIS

Hay muchas reacciones químicas que se desarrollan a velocidades muy pequeñas. Para poder obtener beneficios de estas reacciones, especialmente en los procesos industriales, es importante encontrar algunas formas de aumentar sus velocidades. Ese es el problema general de la catálisis. Los catalizadores son sustancias que modifican la velocidad de las reacciones disminuyendo la energía de activación y sin cambiar su entalpía. Intervienen en la reacción formando compuestos reactivo-catalizador y producto-catalizador que, al tener enlaces muy débiles, se pueden descomponer con facilidad. Normalmente no cambian pero, en ocasiones, pueden experimentar modificaciones sin ser requeridos en la estequiometria resultante de la reacción (no aparecen en los productos finales). Llamamos catálisis a la acción producida por los catalizadores y reacciones catalizadas a las reacciones químicas consecuentes.

Podemos clasificar los catalizadores en biocatalizadores (enzimas) y catalizadores químicos (de contacto, transportadores, inhibidores y autocatalizadores):
ENZIMAS

En los seres vivos, muchas transformaciones moleculares muy complicadas son catalizadas por grandes moléculas de proteínas llamadas enzimas. Funcionan por la formación de una asociación o complejo con la molécula (llamada sustrato) cuya transformación ellas catalizan.

Ejemplos: la pepsina es una enzima que se encuentra en el estómago; muchos detergentes utilizan enzimas para degradar las manchas de la ropa con rapidez.
CATALIZADORES QUÍMICOS

Catalizadores de contacto: Son sólidos que tienen mucha superficie de contacto y se utilizan en reacciones entre gases y entre líquidos. Suelen encontrarse en fase distinta que la de los reactivos, por lo que también son conocidos como catalizadores heterogéneos. Ejemplos: la obtención de ácido sulfúrico se facilita al utilizar pentaóxido de vanadio; el platino de los tubos de escape de los automóviles se utiliza para eliminar monóxido de carbono, al reaccionar éste en presencia de oxígeno y formar dióxido de carbono.

Catalizadores transportadores: son catalizadores en fase homogénea (están en la misma fase que los reactivos) e intervienen formando productos intermedios de menor energía de activación. Ejemplo: la oxidación de SO2 a SO3 que es muy lenta, se produce rápidamente utilizando una mezcla de gases nítricos.

Inhibidores (catalizadores negativos): son sustancias que disminuyen la velocidad de la reacción. Ejemplo: el proceso de oxidación de los aceites con el oxígeno del aire se evita utilizando fenol que es un inhibidor de la oxidación.

Autocatalizadores: son productos generados por las reacciones que actúan como catalizadores de la misma reacción. Ejemplo: reacción del permanganato de potasio con el ácido oxálico que generan iones Mn2+ y aceleran la reacción.
CATALIZADORES EN LOS COCHES

El catalizador tiene como función disminuir las sustancias contaminantes en los gases de escape de los vehículos mediante la catálisis. Se trata de un dispositivo instalado en el tubo de escape, cerca del motor, así los gases se mantienen a temperaturas elevadas. Esta energía pasa al catalizador elevando su propia temperatura (para que el catalizador funcione adecuadamente, su temperatura ha de estar entre 400 y 700 °C).



El catalizador es un recipiente de acero inoxidable que suele tener una carcasa metálica antitérmica cuya función es la de proteger los bajos del vehículo de las altas temperaturas. En su interior contiene un soporte cerámico con muchas celdillas. Su superficie se impregna con una resina que contiene platino, paladio (intervienen en el proceso de oxidación) y rodio (interviene en el proceso de reducción). Estos metales son los auténticos catalizadores, aumentando la velocidad de las reacciones químicas. Los gases de escape contaminantes que genera el motor del automóvil, al entrar en contacto con la superficie activa de los catalizadores comentados, son transformados parcialmente en sustancias inocuas no contaminantes. El platino cataliza la reacción entre el monóxido de carbono y el oxígeno para formar dióxido de carbono, con lo que se elimina monóxido de carbono de los tubos de escape.

Por otra parte, hay materiales que reducen la eficacia de un catalizador, los cuales se conocen como venenos. Los compuestos de plomo reducen la capacidad del platino para actuar como catalizador, por lo tanto, un automóvil con catalizador para controlar la emisión de gases necesita gasolina sin plomo.

LOS CFC Y LA CAPA DE OZONO

Los clorofluorocarbonos (CFC) son derivados halogenados de los hidrocarburos en los que se sustituyen átomos de hidrógeno por átomos de flúor y cloro. Los CFC constituyen una familia de gases que se emplean, principalmente, como refrigerantes, en aerosoles y como aislantes térmicos. Pueden tener una vida media de más de cien años, por lo que cuando se liberan a la atmósfera no son degradados y alcanzan la estratosfera. Se cree que al alcanzar la estratosfera son disociados por la radiación ultravioleta, con lo que al liberar cloro (o bromo) comienzan una serie de reacciones fotoquímicas que pueden descomponer el ozono atmosféricoozonocfc002

En el siguiente gráfico se observa las mediciones de los niveles de ozono durante la primavera antártica:

ozonocfc003

No obstante, algunos estudios científicos recientes, intentan justificar la aparición del “agujero” de la capa de ozono sobre la Antártida, debido a los efectos de la radiación cósmica.


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