Catálisis

Aspectos generales de catálisis

¿Qué es un catalizador? Una sustancia que aparece en la expresión de velocidad pero que no aparece en la ecuación de equilibrio. En la vida diaria encontramos ejemplos de procesos en los que intervienen catalizadores heterogéneos: convertidores catalíticos en los escapes de los automóviles,

Dentro de la práctica industrial, los catalizadores son indispensables para poder llevar a cabo procesos en una escala rentable. Una gran ventaja de los catalizadores heterogéneos es la facilidad de separación del catalizador y el producto. Un gran número de procesos utilizan catalizadores heterogéneos, entre ellos: la producción de aceites y grasas parcialmente hidrogenados, y la producción de polímeros estereorregulares (proceso Ziegler-Natta)

La selección de un catalizador heterogéneo apropiado muchas veces se hace por ensayo y error. La elaboración de un catalizador tiene mucho de arte, dado que la simple reproducción de la composición estequiométrica no garantiza la presencia de actividad catalítica. También cuenta mucho la estructura superficial: casi todos los catalizadores tienen una temperatura crítica, por encima de la cual pierden su actividad de modo irreversible. Esto debido a que el calor promueve transformaciones polimórficas (cambios de fase cristalina) que afectan la estructura de los planos cristalográficos expuestos en la superficie.

Para entender los procesos de catálisis heterogénea, los dividimos en secuencia similar de pasos:

Difusión de los reactivos hacia la superficie.
Adsorción de uno o varios reactivos.
Reacción química.
Desorción de los productos.
Difusión de los productos desde la superficie.

y que los pasos de difusión no determinan la velocidad de reacción.

Los temas de quimisorción y catálisis tienen una relación muy estrecha: prácticamente todos los catalizadores heterogéneos adsorben los reactivos por quimisorción. Los sistemas catalíticos presentan ciertas características particulares que afectan el tratamiento e interpretación de observaciones:

Las condiciones de trabajo (temperaturas relativamente altas) impiden que la adsorción física juegue un papel importante en la determinación del equilibrio.
Se considera que la adsorción en multicapas tampoco es significativa (después de todo, las multicapas implican adsorción física).
Debido a la naturaleza del enlace adsorbente-adsorbato en la quimisorción, se prefiere el modelo de adsorción de Langmuir (no necesariamente su isoterma).

Entre las principales complicaciones que descalifican el uso de la isoterma de Langmuir "pura" están la variación del calor de adsorción con el recubrimiento y el que una sola molécula ocupe más de un sitio activo, esto es, que tenga un número de coordinación > 1.

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Ultima actualización de esta página:04 de octubre de 2005

Encargado de la página: Dr. Víctor Manuel Rosas García.
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Facultad de Ciencias Químicas
Universidad Autónoma de Nuevo León
San Nicolás de los Garza, NL, México.