Catalizadores

Un catalizador es una sustancia que aumenta la rapidez de una reacción química sin sufrir ningún cambio permanente. La catálisis es el proceso mediante el cual aumenta la velocidad de las reacciones químicas por medio de la presencia de un catalizador. Un catalizador interviene en una reacción pero sin llegar a formar parte de los resultados de esta.

Los catalizadores se pueden clasificar en: catalizadores heterogéneos o de contacto, y los catalizadores homogéneos.

Una reacción en la cual los reactivos y los catalizadores no están en la misma fase se conoce como reacción heterogénea. El catalizador correspondiente a esta reacción se conoce como catalizador heterogéneo. Este tipo de catalizador tiene una superficie donde las sustancias pueden reaccionar. El platino y otros metales finamente divididos, al igual que los óxidos metálicos, sin ejemplos comunes de este tipo de catalizador.

Entre los catalizadores a base de óxidos metálicos se distinguen los óxidos estequiométricos y los óxidos que ganan o pierden oxígeno de su superficie.

La mayoría de los catalizadores heterogéneos funcionan adsorbiendo uno de los reactivos. La adsorción es la adherencia de una sustancia a la superficie de otra.

Podría ser correcto pensar que el catalizador de contacto toma parte en la reacción.

Un ejemplo de catalizador heterogéneo es el platino dividido que cataliza la reacción del monóxido de carbono con oxigeno para formar dióxido de carbono. Esta reacción es utilizada en catalizadores acoplados a los automóviles para eliminar el monóxido de carbono de los gases de escape

Un catalizador homogéneo existe en la misma fase que los reactivos. Este tipo de catalizador si toma parte en la reacción, pero se obtiene sin cambiar en un paso final el mecanismo de la reacción. Este forma un compuesto o compuestos intermedios que reacciona más fácilmente que los reactivos sin catalizar, porque requieren menos energía de activación.

Los catalizadores se utilizan con mucha frecuencia, tanto en la industria como en los laboratorios químicos.

Los catalizadores metálicos más usuales son capaces de producir reacciones reversibles de quimioadsorción, como en el caso del níquel, paladio, platino y plata. Las sales mas destacadas por su carácter catalizador son los sulfuros, que se emplean en procesos de eliminación de azufre, y los cloruros, que son catalizadores de los procesos de oxicloración.

Tipos De Catalizadores

Uso Biológico

Las enzimas, que se encuentran entre los catalizadores más importantes, tienen una función esencial en los organismos vivos donde aceleran reacciones que de otra forma requerirían temperaturas que podrían destruir la mayoría de la materia orgánica. . El éxito de una síntesis de una enzima puede ser inequívocamente verificado por la prueba de su actividad enzimática. Las enzimas son sumamente reactivas. Una segunda característica de enzimas es su extrema especificidad. Se ha sugerido que cada proceso bioquímico tiene su enzima específica propia. Los procesos bioquímicos inducidos por enzimas caen en clasificaciones anchas, tal como hidrólisis, la descomposición, síntesis, hydrogenacion-deshidrogenacion; como con catalizadores en general, las enzimas son activadas para reacciones directas e inversas. Las enzimas frecuentemente tienen coenzimas, Adenosina trifosfato , ATP, es una importante coenzima que participa en la energía y los procesos productores a través de membranas de la célula. Como con los catalizadores hay muchas sustancias que inhiben, o veneno, enzimas. El ion de cianuro es un inhibidor potente en muchos procesos enzimáticos Las enzimas naturales se han utilizado durante mucho tiempo en las industrias, pero en la actualidad sólo se dispone de menos de 20 enzimas en cantidades industriales. Los biotecnólogos buscan formas de ampliar estos recursos y de desarrollar enzimas semisintéticas para tareas muy específicas.

Algunas enzimas, como la pepsina y la tripsina, que intervienen en la digestión de las proteínas de la carne, controlan muchas reacciones diferentes, mientras que otras como la ureasa, son muy específicas y sólo pueden acelerar una reacción. Otras liberan energía para la contracción cardiaca y la expansión y contracción de los pulmones. Muchas facilitan la conversión de azúcar y alimentos en distintas sustancias que el organismo precisa para la construcción de tejidos, la reposición de células sanguíneas y la liberación de energía química para mover los músculos.

Además, la pepsina, la tripsina y otras enzimas poseen la propiedad peculiar denominada autocatálisis que les permite originar su propia formación a partir de un precursor inerte denominado zimógeno. Como consecuencia, estas enzimas se pueden reproducir en un tubo de ensayo.

Las enzimas son muy eficaces. Cantidades pequeñas de una enzima pueden realizar a bajas temperaturas lo que podría requerir reactivos violentos y altas temperaturas con métodos químicos ordinarios. Por ejemplo, unos 30 g de pepsina cristalina pura son capaces de digerir casi dos toneladas métricas de clara de huevo en pocas horas.

La cinética de las reacciones enzimáticas difiere de las reacciones inorgánicas simples. Cada enzima es específica de forma selectiva para la sustancia sobre la que causa la reacción, y es más eficaz a una temperatura determinada. Aunque un aumento de la temperatura puede acelerar una reacción, las enzimas son inestables cuando se calientan. La actividad catalítica de una enzima está determinada sobre todo por su secuencia de aminoácidos y por la estructura terciaria, es decir, la estructura de plegamiento tridimensional de la macromolécula, a la vez, aparece para depender únicamente de la sucesión lineal de aminoácidos. Muchas enzimas precisan para su función la presencia de un ion o una molécula que recibe el nombre de cofactor.

Las vitaminas por lo general actúan como catalizadores, combinándose con las proteínas para crear metabólicamente enzimas activas que a su vez producen importantes reacciones químicas en todo el cuerpo. Sin las vitaminas muchas de estas reacciones tardarían más en producirse o cesarían por completo. Sin embargo, aún falta mucho para tener una idea clara de las intrincadas formas en que las vitaminas actúan en el cuerpo. Las coenzimas frecuentemente contienen vitaminas como partes de su estructura. Los iones de magnesio y calcio son activadores importantes de enzimas.

Uso Industrial

Los catalizadores poseen gran importancia en los procesos industriales. Ahora veremos algunos ejemplos

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