Química

Catálisis

La catálisis consiste en un fenómeno en que una cantidad relativamente pequeña de un material extraño a la estequiometría, el catalizador, aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química sin ser consumido en el proceso.

La gran mayoría de los procesos químicos son procesos catalíticos, pudiendo así afirmarse que más del 80% de los productos de la industria química involucran un catalizador en una u otra fase de su producción.

La industria química nacional ha venido dando muestras de una concientización creciente para la importancia de la catálisis, nominadamente para la necesidad de conocer mejor sus fundamentos y para la ventaja de una correcta caracterización de los catalizadores que utiliza y como ellos pueden o no perjudicar el medio ambiente.

El desarrollo de la catálisis como ciencia autónoma paso por diversas fases desde que, en 1836, el químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) inventó el término catálisis, para describir procesos en que, pequeñas cantidades de ciertas sustancias originaban extensas transformaciones químicas sin ser consumidas.

Berzelius, con todo, interpretó equivocadamente este hecho, atribuyéndolo a una fuerza catalítica.

La naturaleza cinética del fenómeno solo sería reconocida al inivio del siglo XX luego de los trabajos del químico alemán Wilhelm Ostwald (1853-1932), que definió al catalizador como una sustancia capaz de alterar la velocidad de una reacción química sin aparecer en los productos.

A partir de 1950, con la aparición de nuevas técnicas experimentales, la catálisis conoce un gran desarrollo. Se descubrieron nuevos procesos catalíticos, que constituyen la base de la moderna industria química y petroquímica.

Cuando el catalizador y los reactivos están dispersos en la misma fase, la catálisis se dice que es homogénea. Cuando el catalizador constituye una fase separada, la catálisis es heterogénea.

En este caso, la reacción química ocurre en la interfase entre las fases y sy velocidad es proporcional al área respectiva.

En catálisis heterogéneas son posibles diversas combinaciones de fases, pero en general, el catalizador es un sólido, en cuanto que los reactivos y productos se distribuyen por una o más fases fluidas.

Existe aún un tercer tipo de catálisis, la catálisis enzimática, que posee un carácter intermedio entre la homogénea y la heterogénea. El catalizador es una macromolécula (enzima) que por un lado se puede considerar dispersa conjuntamente con los reactivos formando una sola fase, pero que ya es suficientemente grande para poderse considerar centros activos en su superficie.

Factores que influencian en la rapidez de la reacción

Los factores que influencian en la velocidad de una reacción son: la temperatura, la superficie de contacto, la concentración de reactivos, la presencia de un catalizador y la Presión.

La cinética química es una ciencia que estudia la velocidad de las reacciones químicas y los factores que la influencian. La velocidad de reacción recibe generalmente el nombre de tasa de reacción. La tasa de reacción está relacionada con las concentraciones de los reactivos, el estado particular de los reactivos (estado físico, estado naciente de los gases, estado cristalino o amorfo de los sólidos, del hecho de si los reactivos están o no en solución y en este caso la naturaleza del solvente irá a influir en la velocidad de la reacción), la temperatura, la electricidad, la luz, la presión, la presencia de catalizadores y de los productos de la reacción.

Su importancia es muy amplia, ya que se relaciona con temas de relevante interés, por ejemplo, la rapidez con que un medicamento actúa en el organismo, o con problemas industriales, tales como el descubrimiento de catalizadores para acelerar la síntesis de algún producto nuevo.

Catalizadores

Un catalizador es todo aquello que facilita reacciones químicas sin participar en ellas, como enzimas o sales minerales ionizadas. Un catalizador es una sustancia que afecta la velocidad de una reacción, mas emerge del proceso inalterada. Un catalizador normalmente cambia la velocidad de reacción, promoviendo un camino molecular diferente (mecanismo) para la reacción.

Por ejemplo, hidrógeno y oxígeno gaseosos son virtualmente inertes a temperatura ambiente, pero reaccionan rápidamente cuando son expuestos al platino, que por su vez, es el catalizador de la reacción.

Normalmente cuando hablamos al respecto de un catalizador, queremos referirnos a aquel que aumenta la velocidad de reacción, más allá, que estrictamente hablando, un catalizador puede tanto acelerar como demorar la formación de una especie de producto en particular. Un catalizador cambia apenas la velocidad de una reacción; el no afecta el equilibrio. La catálisis homogénea se refiere a los procesos en los cuales un catalizador esta en solución con por lo menos uno de los reactivos. La catálisis heterogénea involucra más de una fase, normalmente el catalizador es sólido y los reactivos y productos están en forma líquida o gaseosa.