CATALIZADOR
ROSA MARÍA DUEÑAS DE LA CRUZ
https://rosa050593.blogspot.com/
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Substancia capaz de favorecer o acelerar una
reacción química sin intervenir directamente en ella; al final de la reacción
el catalizador permanece inalterado. Los catalizadores más usados son los
constituidos por platino, paladio y vanadio o por óxidos de cobre y de níquel.
La substancia catalizadora necesita un soporte, constituido generalmente por
materias inertes. Se hace mucho uso de los catalizadores en el campo de las
pinturas acrílicas y de los plásticos, para acelerar el proceso de
polimerización, o en los silenciadores denominados precisamente catalíticos,
para reducir la contaminación. El empleo de un catalizador en una pintura permite
su endurecimiento en poco tiempo, pero exige también una técnica especial de
pulverización.
La formulación
incluye una serie de sustancias activas como óxido de aluminio,
metales nobles (que hacen las veces de catalizadores sólidos): Platino, Rodio,
Paladio y promotores y retardadores específicos que regulan la acción
catalítica de los mismos.
Los Catalizadores de tres
vías, llamados así porque actúan eliminando
los tres contaminantes principales en el mismo compartimento mediante acciones
de oxidación y reducción, transformando a los mismos en compuestos no tóxicos:
nitrógeno, agua y dióxido de carbono.
La proporción entre la
cantidad de aire y combustible que
se introduce en la cámara se ajustará a límites establecidos 14,5/1 (Limite
Lambda:1). Los motores con mezclas pobres de lambda mayor a 1 son más económicos,
pero emiten mucha mayor concentración de N2O3. Los niveles ricos (lambda menor
a 1) emiten más hidrocarburos incombustos y CO (monóxido de carbono, una de las
sustancias más tóxicas).
La temperatura debe
ser mayor a 250º C para que se produzca la catálisis y el dispositivo sea
efectivo. Se diseña al catalizador con un calefactor auxiliar para garantizar
que la temperatura llegue a ese rango antes de 90 segundos. Con mezcla rica y más
de 500º C se remueve el azufre depositado en el interior del dispositivo,
produciendo ácido sulfúrico de olor fuerte y desagradable, que a niveles
superiores a 10 ppm es muy dañino para la salud. El umbral del mal olor está
muy por debajo de esos niveles, así el usuario puede detectar el problema sin
arriesgar su salud, y al menor indicio de mal olor llevar su unidad al
especialista.
Existen dos tipos de catalizadores, los positivos, y los
negativos:
Catalizadores positivos:
Son aquellos que
incrementan la velocidad de la reacción. Son quizás los que mayor interés
presentan debido a su gran uso.
Catalizadores negativos:
También llamados
inhibidores, son aquellos que hacen disminuir la velocidad de reacción. Poseen
un interés especial para la industria de los alimentos, donde suelen venir
utilizados como aditivos, con la finalidad de impedir el deterioro precoz o que
las reacciones alteren el producto alimentario.
Los catalizadores en las
reacciones intervienen en pasos intermedios, pero al final se ven inalterados
por lo cual, no se cuentan como reactivos ni tampoco como productos, en cuanto
a la estequiometria de
la reacción se refiere
Los catalizadores dan un paso o una variación del camino a seguir
en una reacción, la cual necesita una menor energía de activación que el
proceso normal.
De este modo, si nos
basamos en la ecuación de Arrhenius en igualdad de temperatura, y con
concentraciones que sean constantes, si la energía de activación se ve
disminuida, la velocidad de la reacción crecerá.
K= Ae –Ea/RT
Al Ea (energía de
activación) disminuir → Ea/RT disminuye también, pero – Ea/RT aumentará;
e-Ea/RT aumenta, por lo tanto aumenta también la K , lo que implica que la
velocidad de la reacción crece.
La contante de velocidad Kc, se conoce
como constante de velocidad catalítica. El catalizador no varía las variables
termodinámicas de la reacción, como pueden ser ΔHº o ΔGº; tan sólo decrece el
valor de la energía de activación, Ea. Como consecuencia de esto, al verse
aumentado el número de moléculas con una energía cinética superior o idéntica a
Ea, se verá aumentada la velocidad de reacción.
Existen tres formas
importantes de acción de los catalizadores en las reacciones de tipo químico, y
son: la catálisis homogénea, la catálisis heterogénea y la catálisis
enzimática.
Catálisis homogénea:
Se dice que un catalizador
es homogéneo cuando se encuentra en igualdad de fase que los reactivos. Cuando
hablamos de reacciones gaseosas, el catalizador de tipo homogéneo deberá ser
también un gas, y si se tratase de reacciones entre líquidos, el catalizador
sería un líquido también, o en su defecto un sólido en disolución.
Catálisis heterogénea:
Decimos que un catalizador
es heterogéneo, o también llamado de contacto, cuando éste no se encuentra en
la misma fase que los reactivos. Este tipo de catalizadores suelen encontrarse
en estado sólido, y actúan en reacciones entre gases y líquidos. Son altamente
utilizados en la industria química, con la finalidad de producir infinidad de
productos. Podemos destacar entre las reacciones donde participan, la síntesis
del amoníaco o del SO3, así como la hidrogenación de las grasas, entre muchos
otros procesos.
Catálisis enzimática:
