Catalizadores. propiedades fisicas, preparación y desactivación

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CATALIZADORES
Propiedades físicas, preparación y desactivación

Resumen: Los catalizadores son sustancias que aumentan la velocidad de una reacción. Si esta sustancia forma una base homogénea con la mezcla de reacción se dice que es una reacción catalítica homogénea, mientras que si existe como una fase distinta de la mezcla de reacción, es heterogénea. Estas últimas se desarrollan con mayorfrecuencia en los procesos industriales. Las etapas del proceso catalítico, se ven bastante influenciadas por las propiedades del catalizador (área superficial, tamaño de partícula, porosidad y dimensiones de poro), las cuales quedan determinadas en buena parte por los procedimientos de preparación (precipitación, formación de un gel, mezcla simple de componentes, e impregnación en un portadorcatalítico). También se considera la desactivación como parte del proceso catalítico, dando por resultado la pérdida de eficiencia catalítica, y que es atribuida a los venenos, los cuales se encuentran en los reactantes o se producen en la reacción.

Palabras clave: Reacción química, velocidad de reacción, eficiencia catalítica.

1. Introducción

A medida que la información cinética comenzóa acumularse durante el siglo pasado, se hizo evidente que las velocidades de un buen número de reacciones estaban influidas por la presencia de un material que en sí mismo permanecía sin cambiar durante el proceso.

En 1836, J. J. Berzelius revisó cuidadosamente esas reacciones, llegando a la conclusión de que intervenía una fuerza “catalítica”. Entre los casos que él estudió, se encuentran laconversión del almidón en azúcar en presencia de ácidos, la descomposición del peróxido de hidrógeno en condiciones alcalinas y la combinación del hidrógeno y el oxígeno en la superficie del platino esponjoso. En estos tres ejemplos, los ácidos, los iones alcalinos y el platino esponjoso, son los materiales que aumentaban la velocidad pero permanecían sin modificarse en la reacción. Aunque elconcepto de una fuerza catalítica propuesto por Berzelius ha sido descartado, se ha retenido el término de catálisis para describir todos los procesos en los cuales la velocidad de la reacción está influida por una sustancia que permanece sin alterarse químicamente.

2. Catálisis

La catálisis se refiere generalmente a procesos químicos en los que las velocidades de las reacciones químicasestán sujetas a la influencia de sustancias que pueden o no cambiar su naturaleza química durante la reacción. Esta sustancia se conoce como catalizador. Básicamente, se considera que el catalizador forma un compuesto intermedio con algunos de los reactivos, que a su vez, interactúa con los otros reactivos para formar los productos deseados y regenerar el catalizador. De esta manera, el catalizadorpermite el desarrollo de una reacción a una velocidad mayor siguiendo un mecanismo que requiere una menor energía de activación que la que se necesita en la reacción no catalizada.

a. Características básicas

1. En una reacción catalítica, el catalizador no sufre ningún cambio al concluir la reacción, pero puede participar en las etapas intermedias para acelerar la velocidad de reacción.2. Cuando la reacción puede seguir más de un mecanismo, el catalizador manifiesta a veces cierta selectividad favoreciendo uno sobre los demás. La aplicación correcta de la selectividad de catalizadores permite acelerar la reacción deseada en tanto que se demoran las indeseables.
3. La velocidad de la reacción es generalmente proporcional a la concentración del catalizador. En el caso de unareacción catalizada con un sólido, el área superficial del catalizador y la concentración de los centros activos o sitios catalíticos (regiones de gran actividad química en la superficie) adquieren una importancia preponderante.
4. En una reacción reversible, el catalizador acelera la reacción inversa al igual que la directa. Por ende, la composición en el equilibrio del sistema reaccionante será...
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