Catalisis

UNIDAD 3: CATÁLISIS

En los oscuros comienzos de la química, cuando ésta era tan sólo alquimia, existía la creencia de que las transformaciones de la materia, se podían avivar por determinadas sustancias, incluida la piedra filosofal en sus diferentes acepciones. El término de catálisis se atribuye al sueco Berzelius que en el Edin.Phil.J. XXI,223,1836 escribe: ..algunos cuerpos tienen lapropiedad de ejercer sobre otros una acción, diferente a la causada por la afinidad química, por medio de la cual se produce su descomposición, formando nuevos compuestos, que no entraban en la composición de aquellos. A este poder desconocido, común la naturaleza orgánica e inorgánica, llamo poder catalítico, siendo catálisis la descomposición de cuerpos por esta fuerza@1. Sin embargo la palabra asímencionada ya aparece en la Alchymia de Libavius de 1595, verdadero compendio de química hasta aquellas fechas, porque en su estructura etimológica griega significa disolución2; destrucción de un compuesto, y la destrucción era una fase dentro de la Obra Alquímica. Precediendo a Berzelius, su amigo y colaborador, Mitscherlich, la denominó en 1834 Aacción de contacto@. Sería Ostwald, el que nos legóel concepto de catálisis y catalizador, tal como lo conocemos actualmente.

La catálisis es una disciplina que ha sido fundamental para el desarrollo de la industria química ya que más del 80% de los productos químicos manufacturados se obtienen mediante procesos que requieren el empleo de un catalizador al menos en una de las etapas.

Actualmente, casi el 80% de las reacciones catalíticasindustriales utilizan catalizadores heterogéneos frente al 20% que utilizan sistemas homogéneos. Sin embargo, en la segunda mitad del siglo XX el interés hacia la catálisis homogénea ha aumentado notablemente de una manera paralela al desarrollo de la química organometálica.

La principal ventaja de la catálisis heterogénea frente a la homogénena es la fácil separación del catalizador de losproductos de reacción. Sin embargo, la catálisis homogénea tiene un gran potencial que hará, sin duda, que aumente su utilización práctica en el futuro. Por ejemplo, la catálisis homogénea con complejos de metales de transición presenta la posibilidad de modelar a nivel molecular las propiedades de la especie catalítica incidiendo particularmente en los ligados que constituyen la esfera de coordinacióndel metal, lo que conduce a reacciones más selectivas en condiciones más suaves. Además, permite entender mejor los mecanismos de reacción a escala molecular. Este hecho ha permitido optimizar algunos procesos de catálisis homogénea que se han industrializado con mucho éxito, como es el caso de la carbonilación de metanol para obtener ácido acético (proceso Monsanto), la oligomerización deolefinas (proceso SHOP) o la hidroformilación de propeno (proceso oxo)

El principal problema de la catálisis homogénea que limita su aplicación a escala industrial es la separación de los productos de reacción del catalizador y su recuperación cuantitativa en su forma activa. Esta separación se efectúa habitualmente por destilación, lo que provoca en la mayoría de los casos la degradación de unaparte de los productos en compuestos pesados, por polimerización, que quedan en la fase catalítica y pueden causar la inactivación del catalizador. Otra alternativa consiste en someter el catalizador a una secuencia de modificaciones químicas y de extracciones, pero en este caso, se observan a menudo pérdidas del metal.

Definición de catálisis: Transformación química activada por cuerpos que alfinalizar la reacción permanecen inalterados (la lengua española © 2005 Espasa-Calpe)

La catálisis puede ser de dos tipos:

• Heterogénea, si el catalizador se encuentra en distinta fase que los reactivos. Normalmente, el catalizador heterogéneo es un sólido a través del cual se hace pasar una mezcla de gases, que son los reactivos.

Los catalizadores heterogéneos suelen ser metales...