catalisis


Catálisis
Preguntas de repaso
13.53 ¿Cómo aumenta un catalizador la velocidad de una reacción?
Un catalizador aumenta la velocidad de una reacción disminuyendo la energía de activación requerida.
13.54 ¿Cuáles son las características de un catalizador?
Un catalizador acelera una reacción al involucrar una serie de pasos elementales con cinéticas más favorables que aquellas que existenen su ausencia.
Una pequeña cantidad de catalizador, puede afectar una gran cantidad de reactivo.
En principio no se consumen durante la reacción.
Un catalizador aumenta la velocidad de la reacción inversa exactamente igual que lo hace con la directa.


13.55 Se sabe que cierta reacción procede lentamente a temperatura ambiente. ¿Es posible hacer que la reacción ocurra con mayor velocidadsin cambiar la temperatura?
La reacción se puede dar mucho más rápida, a la misma temperatura, usando catalizadores, ya que estas sustancias no modifican el resultado de la reacción pero sí su velocidad. Por lo que si el calentamiento es no viable por razones técnicas o económicas, se emplea catalizador para aumentar la eficiencia de los procesos.

13.56 Indique la diferencia entra catálisishomogénea y catálisis heterogénea. Describa tres procesos industriales importantes que utilicen la catálisis heterogénea.

En la catálisis homogénea los reactivos y el catalizador están dispersos en una sola fase. Ésta puede ser líquida o gaseosa.
En la catálisis heterogénea, los reactivos y el catalizador están en fases distintas.
A continuación se plasman tres ejemplos específicos decatálisis heterogénea que intervienen en la producción anual de millones de toneladas de productos químicos, en una escala industrial.
La síntesis de haber para el amoniaco
El amoniaco es una sustancia inorgánica de gran valor que se utiliza en la industria de los fertilizantes, en la manufactura de explosivos y en muchas otras áreas.
En 1905, después de probar literalmente con cientos de compuestosa varias temperaturas y presiones, Fritz Haber descubrió que el hierro, más un pequeño porcentaje de óxidos de potasio y de aluminio, cataliza la reacción del hidrogeno con el nitrógeno para producir amoniaco, aproximadamente a 500°C.Este procedimiento se conoce como proceso Haber.
En la catálisis heterogénea la superficie del catalizador solido es, por lo general, el sitio donde se lleva a cabola reacción. El paso inicial en el proceso Haber implica la disociación del N2 y del H2 en la superficie del metal.
La manufactura del acido nítrico
El acido nítrico es uno de los ácidos inorgánicos más importantes. Se utiliza en la producción de fertilizantes, colorantes, fármacos y explosivos. Las materias primas, amoniaco y oxigeno molecular, se calientan en presencia de un catalizador deplatino-rodio aproximadamente a 800°C, el oxido nítrico formado se oxida rápidamente sin catálisis en dióxido de nitrógeno, cuando se disuelve en agua, el NO2 forma tanto acido nitroso como acido nítrico, por ultimo mediante calentamiento el acido nitroso se convierte en acido nítrico.
Convertidores catalíticos
Un convertidor catalítico eficiente tiene dos propósitos: oxidar el CO y loshidrocarburos que no se quemaron hasta CO2 y H2O y reducir el NO y el NO2 a N2 y O2. Los gases calientes de emisión, a los que se les inyecta aire, pasan a través de la primera cámara de un convertidor para acelerar la combustión completa de los hidrocarburos y disminuir la emisión de CO. Sin embargo, debido a que las altas temperaturas aumentan la producción de NO, se requiere de una segunda cámara quecontiene un catalizador diferente.
13.57 ¿Las reacciones catalizadas por enzimas son ejemplos de catálisis homogénea o de catálisis heterogénea?
La catálisis enzimática es homogénea por que el sustrato y la enzima están presentes en disolución acuosa.
13.58 La concentración de las enzimas en las células por lo general es muy pequeña. ¿Cuál es la importancia biológica de este hecho?
Las...