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Introducción:

La catálisis homogénea en fase líquida más importante es la catálisis ácido-base. Un número considerable de reacciones químicas están catalizadas por ácidos y bases. Cuando se da esta catálisis en solución acuosa, los efectos más importantes son los provocados por los iones hidronio o hidroxilo de la solución. Si estos son los únicos efectos, es decir, si estos dos tipos deiones son los únicos catalizadores efectivos presentes, la catálisis ácido-base se denomina específica. Si estas reacciones se llevan a cabo en un medio ácido fuerte, la concentración de iones hidroxilo resulta tan insignificante que dejan de ejercer una acción catalítica apreciable, con lo que el único catalizador efectivo es el ión hidronio. Así pues, la ecuación de velocidad en este casoqueda:

Donde k H+ es la constante catalítica para estos iones. De forma semejante, en soluciones muy básicas la única especie catalítica eficaz son los iones hidroxilo, con lo que en este caso la correspondiente ecuación de velocidad resultaría igual a:


Donde k OH- es la constante catalítica para estos iones. El valor de las constantes catalíticas se puede determinar midiendo las velocidadesen soluciones ácidas y/o básicas a varias concentraciones de iones H3O+ y/o OH- y de S (sustrato). En el caso general en el que la catálisis puedan efectuarla simultáneamente los iones hidronio e hidroxilo, y en que la reacción pueda ocurrir también espontáneamente (en ausencia de catalizador alguno), su constante de velocidad de primer orden, v /[S] sería:

La catálisis ácido-base implica latransferencia de un protón a o desde una molécula de sustrato. Por ello, es de esperar que esta catálisis pueda también verse afectada por otros ácidos y bases distintos de H3O+ y OH-. Este hecho se ha podido comprobar experimentalmente y entonces la catálisis ácido-base se denomina general. Supongamos que en la solución hay un ácido HA, su base conjugada A-, los iones hidronio e hidroxilo, laconstante de velocidad en este caso general podrá tener la forma

En un caso experimental como este habría que calcular cinco constantes, lo cual puede hacerse variando sistemáticamente las concentraciones de las especies.

El autor comenta que al leer el articulo de Eugene E. Kwan titulado: “Factores que afectan la eficiencia relativa de la catálisis general de ácidos y bases” en el cual trespuntos podrían ser mas claros:


- Indicaciones experimentales en la operación de catálisis general
- Condiciones que permiten la observación la catálisis
- Implicaciones de los mecanismos de la operación de la catálisis general

Indicaciones experimentales en la catálisis general

La catálisis general se detecta por mediciones de la velocidad a un pH constante pero a diferentesconcentraciones del buffer, si la velocidad de reacción es independiente de la concentración de buffer entonces se trata de catálisis especifica del acido, ya que la velocidad depende específicamente de la concentración del ión hidronio, Los componentes del buffer no tiene efecto sobre la velocidad, solo establece el pH de la solución.

Por otro lado, si la velocidad de reacción se ve incrementada conel aumento de la concentración de buffer a pH constante, es dependiente de la concentración de los componentes del buffer, HA en el caso de la catálisis acida, o A- en el caso de la catálisis básica. La dependencia de la velocidad en la catálisis acido-base de la concentración del buffer así como del pH de la solución indica una catálisis general por todos los ácidos Bronsted en la catálisisácida, y catálisis general por todas las bases Bronsted en todas las catálisis básicas

Condiciones para la catálisis general

Kwan sugiere que consideremos una reacción hipotética de catálisis ácida, en la que tres caminos contribuyen a la transformación general, la primera vía involucra la catálisis por el ión hidronio, la segunda vía involucra catálisis por el componente acido del...