Catalisis en sistemas homogeneos y heterogeneos

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Catálisis en sistemas homogéneos y heterogéneos
La catálisis es un fenómeno clave en las transformaciones químicas. La importancia de los procesos catalíticos se puede resumir en dos hechos: ninguna forma de vida existiría sin enzimas, y la sociedad moderna no hubiese alcanzado el grado de desarrollo que posee sin los catalizadores.
Berzelius fue el primero en definir el término “catálisis” en1836 para explicar varias reacciones de descomposición y transformación. Entonces se pensaba que los catalizadores poseían determinados poderes que influían en la afinidad de las sustancias químicas. En 1895 Ostwald formulo la definición de catalizadores que todavía se considera válida: “Un catalizadores es aquella sustancia que acelera la velocidad de una reacción química sin afectar a susituación de equilibrio”.
Al principio se creía que los catalizadores se mantenían inalterados durante los procesos. Sin embargo, ahora se sabe que lo catalizadores forman enlaces químicos con los reactivos durante los procesos catalíticos. Así, los procesos catalíticos son cíclicos: los reactivos se unen a una forma del catalizador, los productos se liberan desde otra y, tras la regeneración, serecupera el estado inicial. En teoría, un catalizador ideal no se consume durante el proceso, pero en la práctica es diferente. Debido a reacciones paralelas, el catalizador sufre cambios físicos-químicos y su actividad disminuye, produciendo su desactivación, de manera que debe ser regenerado o incluso reemplazado.
Aparte de acelerar las reacciones, los catalizadores tienen otra propiedad muyimportante: pueden influir en la selectividad de las reacciones químicas, de manera que se pueden obtener productos completamente diferentes a partir de un determinado precursor al cambiar el sistema catalítico. Industrialmente, este control de las reacciones es incluso más interesante que la actividad catalítica.

1. CARACTERISTICAS BASICAS DE LA CATALISIS

 Es el proceso por el cual seaumenta o disminuye la velocidad de una reacción química.

 Cinéticamente, las reacciones catalíticas se comportan como las reacciones químicas típicas, es decir, la velocidad de reacción depende de la frecuencia de contacto de los reactivos en la etapa determinante de velocidad.

 Los catalizadores pueden ser gases pueden ser gases, líquidos o sólidos, aunque la mayor parte de ellos sonlíquidos y sólidos.

 Muchos compuestos intermedios orgánicos necesarios para la producción de plásticos, fibras sintéticas, productos farmacéuticos, tintes, resinas y pigmentos solo pueden ser fabricados mediantes procesos catalíticos.

 La mayor parte de los procesos involucrados en el tratamiento del crudo y la petroquímica, tales como las etapas de purificación, refinado y las transformacionesquímicas, requieren catalizadores.

 Los metales de transición Fe, Ni, Pt, Pd, etc. son buenos catalizadores en reacciones que incluyen hidrógeno e hidrocarburos (hidrogenación, deshidrogenación, hidrogenólisis). Esto se debe a que esas moléculas interaccionan fácilmente con la superficie de esos metales.

 Los óxidos (NiO, ZnO) son muy buenos catalizadores de oxidación debido a quefácilmente interaccionan con el oxígeno y los hidrocarburos en su superficie. Generalmente los óxidos son muy poco utilizados en hidrogenación porque durante la reacción se reducen para dar metal (ZnO+H2 Zn + H2O). Los sulfuros se caracterizan por catalizar reacciones de moléculas conteniendo azufre; si por ejemplo se usan óxidos para estas reacciones, éstos fácilmente se sulfuranvolviéndose inactivos.
NiO + H2S NiS + H2O
 Existe una clase especial de óxidos como la alúmina (A12O3), la sílice (SiO2) y la magnesia (MgO), los cuales no interaccionan mucho con el oxígeno y son, por lo tanto, malos catalizadores de oxidación. Sin embargo, estos óxidos interaccionan fácilmente con el agua y son muy buenos catalizadores de deshidratación.
Tipos de sólidos Reacciones...
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