El papel de los catalizadores

INTRODUCCIÓN

Es un hecho reconocido que la industria química y la sociedad moderna no hubiesen alcanzado el grado de desarrollo que poseen actualmente sin el uso de los catalizadores. Este uso se remonta desde la antigüedad donde ya se utilizaban las reacciones catalíticas para la producción de vino y desde entonces su impacto en la industria ha ido evolucionando hasta lograr sureconocimiento actual. Es tal el impacto de la catálisis en la industria química, que el 75 % de los productos químicos se obtienen con la ayuda de catalizadores, y si consideramos los productos desarrollados últimamente, el porcentaje aumenta hasta más del 90%. Se puede decir que, los catalizadores están presentes en prácticamente todos los procesos de interés industrial tanto de transformación dematerias primas como en la eliminación de contaminantes.


Es importante mencionar que, aunque los catalizadores están presentes en muy poca cantidad en la operación, son una pieza clave para que el proceso sea rentable y se pueda llevar a cabo de manera comercial. Una pequeña mejora en la formulación del catalizador o en sus condiciones de operación conlleva a menudo una gran disminución en loscostes de operación del proceso. Es por todo lo anterior que, se hace tan fundamental la investigación y el estudio de la catálisis a nivel industrial.
En el presente ensayo, se presentara la definición de los catalizadores y el papel de los catalizadores en la industria petroquímica.




1. LOS CATALIZADORES EN LA INDUSTRIA PETROQUÍMICA

Las velocidades de muchas reacciones químicas seven modificadas por la presencia de alguna sustancia que permanece inalterada al final del proceso y que no aparecen en el balance global de la reacción química, estas sustancias se denominan Catalizadores.

Un catalizador es una sustancia que sin estar permanentemente involucrada en la reacción, incrementa la velocidad con la que una transformación química se aproxima al equilibrio:



• Uncatalizador no actúa en reacciones ∆G > 0 (termodinámicamente imposibles).

• Un catalizador no modifica el equilibrio químico de una reacción, hace que se llegue más rápido a él.

• Un catalizador rebaja la energía de activación de una reacción, introduciendo un nuevo mecanismo de reacción

• Un catalizador no se consume durante la reacción pero puede cambiar de una identidad química a otray viceversa.



De acuerdo con el esquema 1, las reacciones catalíticas pueden ser Homogéneas cuando el catalizador y el sistema reactivo forman un sistema homogéneo con una sola fase y Heterogénea cuando el catalizador forma una fase distinta al sistema reactivo, como ocurre con los catalizadores sólidos, que incrementan la velocidad de reacciones en fase gas o, a veces, endisolución.

Esquema 1. Tipos de reacciones catalíticas.


Los procesos de catálisis homogénea en disolución pueden llevarse a cabo por:
a. Catálisis por transferencia de electrones. En ella los catalizadores son generalmente especies iónicas que corresponden a alguno de los diversos grados de oxidación de un determinado elemento.
b. Catálisis específica ácido-base. Enella los catalizadores son propiamente los iones H+ OH-, procedentes de la ionización de ácidos y bases, sin que los respectivos aniones de estos ácidos o los cationes de estas bases presenten capacidad catalítica.
c. Catálisis general ácido-base. Es la producida por procesos de transferencia de protones entre los catalizadores que se han de considerar comoácidos o bases de Brönsted, frente al sustrato que tiene carácter de base o de ácido de Brönsted.
d. Catálisis electrofílica y nucleofílica.

La catálisis homogénea ha sido aplicada en los procesos polimerización de olefinas para obtención de polietileno, adición de olefinas (polibutadieno), oxidación de olefinas (óxido de propileno) y polimerización-condensación (fibra de...