Catalisis

La Universidad del Zulia (L.U.Z.)
Facultad Experimental de Ciencias
División de Estudios Básicos Sectoriales
Departamento de Química
Química Inorgánica III

Unidad Programática No. 1

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES
DE CATÁLISIS HOMOGENEA

Prof. Merlin Rosales Aizpúrua

Maracaibo, Octubre 2008

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1. Definiciones fundamentales
de la catálisis
1.- Introducción
En el tema anterior semencionaron los detalles generales, características de la cinética y
los mecanismos más importantes de los tipos de reacciones organometálicas estequiométricas.
Otro tipo de reacciones organometálicas son las realizadas catalíticamente en fase homogénea
(reacciones catalíticas homogéneas).
Comencemos por definir la catálisis. Existen varias definiciones utilizadas para este
término:Berzelius define la catálisis como un proceso mediante el cual ciertas reacciones
químicas son aceleradas por la presencia de sustancias las cuales permanecen inalteradas.
Para Ostwald, un catalizador se define como una sustancia que aumenta la velocidad
con la cual se alcanza un equilibrio, pero sin modificarlo. Esta definición es válida solamente
para procesos reversibles y no contempla forma algunade autocatálisis.
Sabatier considera la catálisis simplemente como un mecanismo que acelera las
reacciones químicas por la presencia de sustancias las cuales no son alteradas
irreversiblemente.
Con el desarrollo de la teoría de velocidades de reacción se clarifica que la función de
un catalizador es aumentar la velocidad de una reacción termodinámicamente posible; esto se
logra a través dela formación de un nuevo complejo activado, el cual posee una energía más
baja que la del complejo activado formado en la reacción sin catalizador.

2. Factibilidad termodinámica del proceso
Una reacción química es un proceso de transformación donde una o más sustancias
químicas sufren cambios para originar otras sustancias químicas. La posición de equilibrio está
dada por parámetrostermodinámicos, en especial de la energía libre, la cual nos dice cuán
factible es que los reactantes se puedan convertir en productos. Por conveniencia, se habla en
términos de la energía libre estandar, que es aquella energía necesaria para que se forme un
compuesto a partir de sus elementos, cuando tanto reactantes como productos están en su
estado estandar (25oC y 1 atm. de presión). En elequilibrio, ∆Go = -RT ln Kp, donde Kp es la

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constante de equilibrio expresada en términos de presiones parciales. Por ejemplo, para la
reacción de formación de agua a partir de un mol de hidrógeno y medio de oxígeno, el ∆Go (228 KJ/mol) y el Kp (1.19 x 1040 atm-1/2) indican que el equilibrio está desplazado hacia la
derecha (hay un predominio de los productos sobre los reactantes). Sin embargo,si se mezcla
hidrógeno y oxígeno no ocurre nada, al menos que se adicione un catalizador (platino
finamente dividido). Para la reacción de hidrogenación de etileno a etano sucede algo similar
(∆Go = -101 KJ/mol y el Kp = 5.16 x 1017 atm-1); la reacción solamente procede si se coloca un
catalizador, RuHCl(PPh3) 3.
Los procesos que involucran un cambio de energía libre altamente positivoindican que
no es conveniente buscar un catalizador. En términos práctcos se puede establecer que si ∆Go <
0 la reacción es prometedora, si el ∆Go está entre 0 y 40 KJ es una reacción dudosa, pero podría
valer la pena buscar un catalizador pero si el ∆Go es mayor de 40 KJ/mol no se justifica buscar
un catalizador para la reacción.

3.- Función de un catalizador
Tenemos un proceso que es factibletermodinámicamente, entonces ¿cómo funciona un
catalizador? Este actúa buscando alternativas de baja energía para formar los productos. La
efectividad de un catalizador viene dada por la diferencia de energía de activación entre el
proceso catalizado y el mismo proceso sin catalizar. Lo que afecta la velocidad de reacción es
disminuir la energía de activación del intermediario del paso...