Catalisis heterogenea

Catálisis Heterogénea

Importancia de los catalizadores heterogéneos en la industria química

Mecanismo de las Reacciones de Superficie
Se considera que una reacción de superficie ocurre encinco etapas consecutivas: 1. Difusión de las moléculas de reactivo a la superficie 2. Adsorción sobre la superficie 3. Reacción sobre la superficie (formación de productos) 4. Desorción de losproductos 5. Difusión de los productos no adsorbidos lejos de la superficie. Dos principales modelos para reacciones de superficie : • Mecanismo de Langmuir-Hinshelwood • Mecanismo de Langmuir-RidealModelo de Langmuir-Hinshelwood para una Reacción Unimolecular
Mecanismo:
P

rápido lento

rápido

k2

A + S ⇄ A(ads)
kd

ka

rápido lento

A(ads) → P(ads) k
2

P(ads) ⇄ P velocidad= k2 [A(ads)] = [S]θA θA = fracción de superficie cubierta por moléculas de A A(ads) = [S]θA 1-θA = fracción de superficie libre S = sitos de superficie libres = [S](1-θA)

Modelo deLangmuir-Hinshelwood para una Reacción Unimolecular A + S ⇄ A(ads)
kd
2

ka

rápido lento

A(ads) → P(ads) k

La velocidad de adsorción se describe como: va = ka[A][S](1- θA) ka es la constante develocidad para la adsorción y [S](1-θA) es la fracción de la superficie libre. La velocidad de desorción es entonces: vd = kd[S]θA kd es la constante de desorción y [S]θA corresponde a la fracción de lasuperficie cubierta por las moléculas de A. En el equilibrio: ka[A][S](1- θA) = kd [S]θA

Modelo de Langmuir-Hinshelwood para una Reacción Unimolecular
En el equilibrio: ka[A][S](1- θA) = kd[S]θA

ka θA = [ A] = K A [ A] 1 − θ A kd

θA =

K A [ A] 1 + K A [ A]

Si la [A] se expresa en función de la presión se obtiene:

K A PA θA = 1 + K A PA
v = k2[S]θA

conocida como laecuación de la isoterma de Langmuir

k2 [ S ]K A PA k2 [ S ]K A [ A] v= = 1 + K A PA 1 + K A [ A]

Modelo de Langmuir-Hinshelwood para una Reacción Unimolecular
Dependencia de la velocidad con la...