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Catalizadores
La catálisis puede ser de dos tipos: homogénea y heterogénea.
En la homogénea tanto reactivo como catalizador se encuentran en el mismo estado físico. En
medio líquido, algunos ejemplos serían la catálisis que llevan a cabo los protones o los grupos
oxidrilo en determinadas reacciones de hidrólisis de compuestos orgánicos. En medio gaseoso
la oxidación del dióxido de azufre a trióxido de azufre con óxidos de nitrógeno en la fabricación
de ácido sulfúrico.
En la heterogénea, distintas fases. Un
ejemplo de esto es la catálisis llevada a
cabo en reacciones gaseosas en las que el
catalizador es un sólido, tales como
metales nobles y óxidos metálicos
finamente divididos. En su superficie se
adsorben las moléculas de gas que
debilitan sus enlaces, previamente a la
reacción. Catalizadores de este tipo son el
V2 O5 para la obtención de sulfúrico ( SO2 a SO3) o el platino para la oxidación del amoniaco a
NO en la fabricación de ácido nítrico o los catalizadores de Hierro, Molibdeno y óxidos de
Hierro y Aluminio.
Un problema con la acción catalítica es el envenenamiento, fenómeno que ocurre por la
adsorción de ciertas sustancias sobre la superficie del catalizador y que se mantienen sobre él
bloqueando la acción catalítica.
Una de las catálisis más importantes es la enzimática que se considera intermedia entre la
homogénea y la heterogénea. Estos catalizadores actúan en disolución o fijos a membranas o
orgánulos celulares. Son en una gran cantidad proteínas que catalizan miles de reacciones en
condiciones de temperatura muy suaves. En estos catalizadores el sustrato es el reactivo al
que se une la enzima, el centro activo el lugar del enzima donde se produce la reacción con el
sustrato y el cofactor es una molécula orgánica generalmente una vitamina necesaria para la
acción enzimática que se llama coenzima.
Una de las características de la acción enzimática es su gran especificidad. Se produce una
orientación entre la enzima y el sustrato actuando ambos como llave y cerradura. Se acopla el
sustrato al centro activo del
enzima y se produce un
debilitamiento de los enlaces
cuestión que favorece la
formación de los productos.
La acción enzimática puede
inhibirse cuando aparecen moléculas muy parecidas al sustrato que confunden al enzima.
Catálisis en la vida cotidiana
Algunos ejemplos de procesos cotidianos catalizados afectan a los detergentes, los pañales o
los convertidores catalíticos de los automóviles.
Los detergentes incluyen enzimas para atacar la descomposición de manchas de sangre, la
hidrólisis de las grasas o las proteínas.
En los pañales se utilizan inhibidores de la descomposición de la urea en amoniaco que irrita la
piel de los niños.
En el tubo de escape de los
vehículos, existen retenidos
en miles de celdas de tipo
cerámico, depósitos de rodio
y de platino. El rodio cataliza
la combustión de los
hidrocarburos y del CO a CO2
y el platino, la
descomposición de los óxidos
de nitrógeno a nitrógeno y
oxígeno.
Una reacción de mucha
trascendencia ocurre en la atmósfera cuando los llamados CFC, actúan sobre las moléculas de
ozono de forma catalizada por la acción de los átomos de halógeno que se liberan por los rayos
ultravioleta, provocando su destrucción por conversión a oxígeno.
CF3Cl + hν → CF3 + Cl
Cl + O3 → ClO + O2 Cada átomo de cloro es capaz de destruir sobre 100.000 moléculas de
ozono.
Catálisis en la industria
Existen muchos procesos en la industria catalizados por diversas sustancias. Metales nobles
como el platino, el rodio y otros actúan en la oxidación de óxidos de azufre o de nitrógeno en
la fabricación de ácido sulfúrico o nítrico o en la síntesis de amoniaco.
En la industria petroquímica resulta muy corriente efectuar el llamado cracking catalítico,
operación que consiste en el fraccionamiento de moléculas de hidrocarburo en otras más
cortas como eteno o propeno, usando microesferas de óxidos de silicio y aluminio o el
reformado catalítico, similar y encaminada a la obtención de hidrocarburos de octanaje
elevado. Para este caso se utilizan catalizadores de platino, molibdeno o cromo.
Procesos como la fabricación de plásticos como el polietileno usado en la fabricación de
bolsas, recipientes o botellas no serían posible sin la utilización de catalizadores (Ziegler-Natta)
o la de otras sustancias como fibras, colorantes, pigmentos o medicamentos por poner algunos
casos.