CATALIZADORES

1. DEFINICIÓN DE CATALIZADORES

Es una sustancia que está presente en una reacción química en contacto físico con los reactivos, y acelera, induce o propicia dicha reacción sin actuar en la misma, es decir, que interviene en ella pero no llega a formar parte de los productos resultantes de la misma. El catalizador no se modifica durante la reacción química, lo que lo diferencia de un reactivo.

2. TIPOS DE CATALIZADORES

o Catalizadores heterogéneos: Los catalizadores heterogéneos son aquellos que actúan en una fase diferente que los reactivos. La mayoría de los catalizadores heterogéneos son sólidos que actúan sobre sustratos en una mezcla de reacción líquida o gaseosa. Se conocen diversos mecanismos para las reacciones en superficies, dependiendo de cómo se lleva a cabo la adsorción. El área superficial total del sólido tiene un efecto importante en la velocidad de reacción. Cuanto menor sea el tamaño de partícula del catalizador, mayor es el área superficial para una masa dada de partículas.

Ejemplo: El hierro finamente dividido sirve como un catalizador para la síntesis de amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno. Los gases reactantes se adsorben en los "sitios activos" de las partículas de hierro. Una vez adsorbidos, los enlaces dentro de las moléculas reaccionantes se resienten, y se forman nuevos enlaces entre los fragmentos generados, en parte debido a su proximidad. De esta manera el particularmente fuerte triple enlace en el nitrógeno se debilita y los átomos de hidrógeno y nitrógeno se combinan más rápido de lo que lo harían el caso en la fase gaseosa, por lo que la velocidad de reacción aumenta.

o Catalizadores homogéneos: Normalmente los catalizadores homogéneos están disueltos en un disolvente con los sustratos. Para los químicos inorgánicos, la catálisis homogénea es a menudo sinónimo de catalizadores organometálicos.

Ejemplo: Un ejemplo de catálisis homogénea implica la influencia de H+ en la esterificación de los ésteres, por ejemplo, acetato de metilo a partir del ácido acético y el metanol.

o Electrocatalizadores: El electrocatalizador, ya sea homogéneo o heterogéneo, ayuda en la transferencia de electrones entre el electrodo y reactivos, y facilita una transformación química intermedia como en una semirreacción En el contexto de la electroquímica, específicamente en la ingeniería de las pilas de combustible, que contienen varios metales los catalizadores se utilizan para mejorar las velocidades de las semirreacciones que conforman la pila de combustible.

Ejemplo: Un tipo común de electrocatalizador de pila de combustible se basa en nanopartículas de platino que están soportadas en partículas un poco mayores de carbón. Cuando este electrocatalizador de platino está en contacto con uno de los electrodos en una pila de combustible, aumenta la velocidad de reducción del oxígeno a agua (o hidróxido o peróxido de hidrógeno).

o Organocatálisis: La organocatalisis acelera la reacción química mediante el uso de pequeñas moléculas orgánicas. El organocatalizador tiene ventajas de sensibilidad minima a la humedad y al oxigeno, Buena disponibilidad, bajo costo, y baja toxicicidad.

Ejemplo:

1.- Peptidiltransferasa - Encima que cataliza la formación del enlace peptídico entre aminoácidos.

2.- Piruvato deshidrogenasa - Encima importantísima que interviene en la glucolisis (ciclo de Krebs) permitiendo a las células obtener energía.

3.- Glucógeno Sintasa - Permite formar moléculas de glucógeno a partir de moléculas de glucosa para almacenar energía en tejidos como el hígado o como el tejido muscular.

4.- Lipasas: Las Lipasas son enzimas específicas originadas en el páncreas que poseen la función de disociar los enlaces covalentes entre lípidos complejos llevándolos al estado de gliceroles y ácidos grasos asimilables por el organismo.

5.- Peptidasas o Proteasas: Este grupo enzimático, que se origina en el estómago o en el páncreas, posee la capacidad de actuar sobre los enlaces peptídicos de las macromoléculas proteicas reduciéndolas a monómeros orgánicos denominados aminoácido.

3. IMPORTANCIA DE CATALIZADORES

Se estima que el 90% de todos los productos químicos producidos comercialmente involucran catalizadores en alguna etapa del proceso de su fabricación. En 2005, los procesos catalíticos generaron cerca de 900.000 millones de dólares en productos de todo el mundo. La catálisis es tan penetrante que las subáreas no son fácilmente clasificables. Algunas áreas de particular concentración se estudian más adelante. El refinado de petróleo hace un uso intensivo de la catálisis para casi todos sus procesos. Las pilas de combustible se basan en catalizadores de las reacciones tanto anódicas como catódicas. Algunos de los productos químicos obtenidos a gran escala se producen a través de la oxidación catalítica, a menudo usando oxígeno. Muchos productos de química fina se preparan a través de la

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