Catálisis Heterogenea

Catálisis Heterogénea
M.C. Manuel Román Aguirre

M. C. Manuel Román Aguirre

Negocio$$$$
• En México, en la década
pasada tan solo la industria
petroquímica consumía
mas de:

10, 000 ton/año de
catalizadores
equivalente a mas de

• US$ 300,000,000.00
•S. Fuentes. Appl. Catal. A.
general, 142 (1996) 179-181

•Downstreamtoday.com

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Vida cotidianaEl 80 % de los
productos
químicos
requiere al menos
un proceso
catalítico, es
decir, al menos
un catalizador

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Catalizador
• “Una entidad que cambia la velocidad de
una reacción química tomando parte
íntimamente en ella pero sin llegar a ser
un producto”
•

J. Blanco, R. Linarte, Catálisis: fundamentos y aplicaciones industriales. 1ra
Ed. Trillas,México, 1976

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Reacción catalizada
H3C

CH3

OH

+ H2O

H
H3C

O

H

H3C

O+

H

H3C
C+

+

H+

+ H2O

H3C
H+

+

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Catalizador Heterogéneo
• Es un catalizador
que no se
encuentra en la
misma fase que el
medio de reacción.
Por ejemplo: Un
catalizador sólido
en un sistema
gaseoso

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Catálisis heterogénea
2CO + 2NO

2CO2 + N2
O
N

O
O

O

N

C

C

Catalizador sólido

M. C. Manuel Román Aguirre

La vida diaria
O
N
O
C

O
N

O
C

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Fisicoquímica
•
•
•
•

Fenómenos de adsorción y desorción
Formación de complejos intermedios
Energías de activación
Cinética

M. C. Manuel Román AguirreFisicoquímica

Langmuir: Premio
Nobel de Quimica
1932

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Fisicoquimica
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Difusión de reactivos desde la masa de fluido a la
superficie del catalizador
Difusión de reactivos a través de los poros del
catalizador
Adsorcion de los reactivos sobre la superficie del
catalizador
Transformación química de las especies adsorbidasDesorción de los productos
Difusión de los productos a través de los poros
Difusión de los productos desde la superficie del
catalizador

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Fisicoquímica: Adsorción, reacción y
desorción
C2H2 + H2

Ni

desorción de los
Adsorción
reactivos de la
de los
superficie del
reactivos a
catalizador
la superficie

C2H6

Formación
de
complejos
intermedios(ruptura y
formación
de enlaces)

del
catalizador
Ni

M. C. Manuel Román Aguirre

Fisicoquímica: energía de activación
C2H2 + H2

C2H6

EI

Ea = EI - ER

E
ER

DHR = Ep- ER
EP

Ea = Energía de activación

DHR = Calor de reacción

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Fisicoquímica: energía de activación
C2H2 + H2

E

Ni

C2H6

M. C. Manuel Román AguirreFisicoquímica: energía de
activación

E

El catalizador,
disminuye la
barrera de energía
que deben vencer
los reactivos para
llegar a productos

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Fisicoquímica: Cinética
• Velocidad controlada por la difusión (que tan
rápido difunden los reactivos a la superficie del
catalizador o los productos hacia el flujo de reactivos))

• Velocidad controlada por laadsorción-desorción
(que tan rápido se adsorben los reactivos a la superficie
o que tan rápido se desorden los productos de la
superficie)

Velocidad controlada por la reacción (que tan rápido
se consumen los reactivos y se forman los productos)

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Fisicoquímica: Cinética
• La velocidad global del
proceso catalítico está
dominada por el fenómeno
mas lentoM. C. Manuel Román Aguirre

Fisicoquímica: Cinética
Velocidad de reacción

Velocidad

Velocidad de difusión

Velocidad real

T

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Fisicoquímica: Cinética
v = kgA a(pAg-pAi )
v = Velocidad de difusión
kgA = coeficiente de difusión
a = área superficial del catalizador
pAg = presión parcial de A en el flujo de gas
pAi = presión parcial de A en la...