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CATALISIS
PROPIEDADES DEL CATALIZADOR
Todo catalizador tiene ciertas propiedades:
Interviene en el mecanismo de la reacción, pero no se consume. Esto quiere decir que el catalizador participa en alguna etapa de la reacción, pero luego se regenera. Por tanto, si en una reacción determinada colocamos 1 gramo de catalizador, al final de la reacción recuperaremos 1 gramo de la sustanciaintacta: no fue consumido.
Se usa en pequeña cantidad: normalmente se requiere un mínimo porcentaje en moles, con respecto a los reactivos, para observar un incremento en la velocidad.
Un catalizador NO ALTERA el rendimiento de la reacción. Si una reacción sin catalizador tiene un rendimiento del 70%, al usar un catalizador el rendimiento se mantiene (70% también). Lo único que consigue es que lareacción sea más rápida.
El catalizador aumenta la velocidad de la reacción al disminuir la energía de activación de la reacción. Por ejemplo, para la reacción exotérmica A → B, los perfiles de energía de la reacción no catalizada y catalizada serían:




Observa que el ΔE (y consecuentemente el ΔH°) no se afecta ante la presencia del catalizador: lo único que ocurre es una disminución de laenergía de activación, lo que origina un aumento de velocidad. Asimismo, ten en cuenta que el catalizador no se indica entre los productos, ya que no ha sido modificado durante la reacción.
 
TIPOS DE CATÁLISIS
Existen tres tipos de catálisis:
Homogénea: el catalizador está presente en la misma fase que las especies que reaccionan: todos gases, todos en solución acuosa, etc.
Heterogénea: elcatalizador y los reactivos están en fase distinta: por ejemplo, el catalizador está en fase sólida mientras que los reactivos son gases.
Enzimática: ocurre sólo en seres vivos, y en estos casos los catalizadores se llaman enzimas: macromoléculas formadas de aminoácidos.
 
CATÁLISIS HOMOGÉNEA
La reacción que vimos en el vídeo al inicio de este tema es un ejemplo de catálisis homogénea. La reacciónque ocurre es la siguiente:
2 H2O2(ac) →   2 H2O(l)  +  O2(g)
Sin embargo, si añadimos yoduro de potasio (KI) sólido, éste se disuelve en el agua: allí empieza la catálisis, al disponer del ión yoduro I-. El ión yoduro reacciona primero con el agua oxigenada, obteniéndose una reacción en dos pasos:
PASO 1:        2 I-(ac)  +  H2O2(ac)  +  2 H+(ac)  →  I2(ac)  +  2 H2O(l)
PASO 2:        I2(ac) +  H2O2(ac)   →  2 I-(ac)  +  2 H+(ac)  +  O2(g)
GLOBAL:       2 H2O2(ac)  →  2 H2O(l)  +  O2(g)
Observa que el ión yoduro participa como reactivo en el paso 1, pero se produce nuevamente en el paso 2: por tanto, no se altera durante la reacción (requisito para ser catalizador). Asimismo, la reacción global la hemos obtenido sumando ambos pasos: considera que la reacción global es igual a laque ocurría sin el catalizador. El ión yoduro, por tanto, es un catalizador que ha disminuido la energía de activación de la reacción. Asimismo, es unacatálisis homogénea, ya que tanto el ión yoduro como el agua oxigenada (el reactivo) están disueltos en agua (misma fase).
 
CATÁLISIS HETEROGÉNEA
Un ejemplo de catálisis heterogénea es la preparación industrial del polietileno de altadensidad (HDPE). Este polímero se utiliza, por ejemplo, en las tapas de botellas de plástico. Su preparación es más compleja que para preparar el polietileno de baja densidad (LDPE): se requiere un catalizador. La reacción que ocurre se llama polimerización de Ziegler-Natta, en honor a los científicos que descubrieron el catalizador. En este caso, se utiliza un catalizador de titanio mezclado con aluminio (enfase sólida), el cual reacciona con el etileno (C2H4) gaseoso.
El siguiente esquema representa el proceso de obtención del HDPE:

Otra aplicación de la catálisis heterogénea se da en los motores de los vehículos, donde se produce la transformación de monóxido de carbono (CO) y óxidos nitrosos (NO, NO2) en sustancias menos inocuas, como dióxido de carbono (CO2), oxígeno (O2) y nitrógeno (N2),...