Catalisis

II. ASPECTOS FUNDAMENTALES DE LA CATÁLISIS Y LOS CATALIZADORES

Catálisis agrupa al conjunto de procedimientos y conocimientos que permiten que la velocidad con la que trascurre una reacción se incremente in-situ. Bajo tal condición la catálisis es una rama de la cinética química.
La cinética química se ocupa del estudio dinámico de las reacciones químicas tomando encuenta el mecanismo en elnivel molecular de tales transformaciones. El concepto de velocidad de reacción traduce la rapidez con la que en un sistema se produce una transformación química. La reacción química global se lleva a cabo a través de etapas las cuales en su conjunto constituyen el mecanismo de reacción. La velocidad se define en términos de parámetros que pueden ser medidos durante la transformación; así, podemosdefinirla como la variación de la concentración de uno de los reactivos que desaparece, o de uno de los productos que aparece, en el sistema respecto del tiempo.
Para una reacción química del tipo 
A + B C + D 
la velocidad de la reacción puede representarse como 
 
donde presentan la variación de la concentración de A, B, C o D respecto del tiempo y el signo (-) representa la desaparición dereactivos (A o B) y el signo (+) la aparición de productos (C o D).
De manera general, las características de una reacción pueden ser determinadas si se conoce a cada instante la composición química del sistema. En la mayoría de las reacciones, la velocidad de transformación es proporcional a la concentración de reactivos elevados a una potencia; por ejemplo para la reacción 
A + B Productos V a [A]p[B]q , o V = k[A]p[B]q 
donde

k = constante de proporcionalidad 
(constante de velocidad)
p y q = órdenes parciales de reacción
p + q = n = orden global de reacción 
Los órdenes de velocidad pueden ser enteros, fraccionarios, positivos, negativos, o aun cero. En general este orden no está relacionado con la estequiometría de la reacción, sino más bien con el mecanismo de lamisma.
Para que una reacción química se lleve a cabo, es necesario suministrar una cierta cantidad de energía a las moléculas de reactivo.
W. Ostwald fue el primero en señalar que la presencia de un catalizador en el sistema de reacción se limita a modificar la velocidad de la transformación. El catalizador no se considera ni reactivo ni producto en la reacción.
Otras definiciones de catalizadorson:
- 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.
- Un catalizador es una sustancia que químicamente altera un mecanismo de reacción así como la velocidad total de la misma, regenerándose en el último paso de la reacción.
Una reacción puede llevarse a cabo en una,dos o tres etapas denominadas elementales, durante las cuales participan las moléculas de los reactivos. En general, existirá una etapa más lenta que las otras y será ésta la que determine la velocidad global de la transformación. Catalizar una reacción implica reemplazar este paso por varias etapas más rápidas que se llevan a cabo sólo en presencia del catalizador. Esto significa que laintervención del catalizador abre un camino nuevo a la reacción, compuesto de reacciones elementales con energía de activación menor 
La teoría de las colisiones explica que la velocidad de una reacción química es función del número de choques que se efectúan entre las moléculas de reactivos con determinada energía. Imaginemos un recipiente cerrado en el cual introducimos dos gases, A y B, a temperaturasbajas las moléculas se mezclan homogéneamente en función de sus densidades; así si los dos gases son ligeros, como N2 y O2 la composición será la misma en cualquier punto. Si calentamos este recipiente las moléculas aumentan su energía y en consecuencia se llevarán a cabo un mayor número de choques dentro del recipiente. A una temperatura determinada la fuerza y el número de choques es tal que...