Catálisis

CATÁLISIS Quím. gral. Fenómeno según el cual la velocidad de algunas reacciones químicas es fuertemente influida por la presencia, en la reacción, de algunas sustancias (catalizadores) que, al final de dicha reacción, se hallan inalteradas y, por tanto, parecen no tomar parte en la reacción. Sin embargo, esto no significa que el catalizador no participe en la reacción, sino que, si una reacción parcial consume una cierta cantidad del catalizador, otra reacción parcial lo regenera. Ello explica el que, con frecuencia, sean necesarias solamente pequeñisimas cantidades de catalizador para obtener la transformación de grandes cantidades de sustancia en reaccion. Los catalizadores pueden actuar en el sentido de aumentar o bien de disminuir la velocidad de reacción. Los catalizadores pueden actuar en el sentido de aumentar o bien de disminuir la velocidad de reacción; en el segundo caso se llaman inhibidores; el ejemplo más comun de este tipo de acción se encuentra en los antidetonantes. El hecho de que el catalizador permanezca invariable al término de la reaccción indica, de acuerdo con la termodinámica, que éste no proporciona energia al sistema y , por tanto, no puede infuir sobre la posición de equilibrio de una determinada reacción. En otras palabras, si de una determinada reacción no catalizada se obtiene un determinado rendimiento para un producto, cuando dicha reaccioón tenga lugar en presencia de un catalizador se obtendrá el mismo rendimiento, pero en un tiempo muy inferior. El hecho de que los catalizadores influyan solamente sobre la velocidad de las reacciones puede parecer, a primera vista, contradictorio con la comprobación experimental de que un determinado sistema de sustancias en reacción producer productos diferentes según la sustancia que se usa como catalizador. La contradicción es sólo aparente, en efecto; supongamos que participamos de un sistema químico que puede transformarse de maneras diferentes; sea A nuestro sistema y B, C, D, los productos que se obtienen de la transformación química de A. Si la reacción, en condiciones normales, produce B, ello significa que la velocidad de la reacción A --> B prevalece sobre la velocidad de las otras dos posibles reacciones. Al introducir un catalizador puede modificarse la velocidad de las reacciones de modo tal que la velocidad de reacción más elevada sea la de la reacción A --> C; en consecuencia, nuestro sistema, que conducía invariablemente a B en ausencia del catalizador, conduce ahora a C. Otro catalizador puede favorecer la velocidad de formación de D, y así sucesivamente.

Mecanismo de la catálisis. (El término catálisis fue empleado por primera vez en 1835 por J.J. Berzolius.) Ya que el factor determinante de la velocidad de ua reacción es la energía de activación, es lógico suponer que un catalizador ejerza su función precisamente disminuyendo la energía de activacion. Ello se confirma por la experiencia. En efecto, las reacciones catalizadas tienen, por lo general, una energía de activación más baja que las correspondientes reacciones no catalizadas. Esta disminución de la energía de activación se debe principalmente al hecho de que el catalizador entra invariablemente en combinación con las sustancias en reacción (los llamados sustratos) y sustituye de este modo el mecanismo de la reacción de este modo el mecanismo de la reacción no catalizada por un nuevo mecanismo cuya energía de activación es más baja. Entre catalizador y sustrato se forma un complejo denominado intermediario, cuya ulterior transformación regenera el catalizador y proporciona los productos de la reacción. Por tanto, muchas reacciones catalíticas pueden esquematizarse de la siguiente forma:

NO CATALIZADA
1) A + B -----lenta----- > productos
CATALIZADA
2) A + C --- rápida --- > X
3) X + B --- rápida --- > productos + C

En este esquema, C es el catalizador y X el intermediario. Mientras que la velocidad de la reacción no catalizada está dada por:

v= k1 . [A] . [B]

En el caso de que la reacción 3) sea mucho más rápida que la 2), la velocidad de reacción catalítica resulta:

v= k2 . [A] . [B]

En esta realación, válida para muchísimas reacciones catalíticas, indica que la velocidad de reacción aumenta al aumentar también la concentración inicial del catalizador. Sin embargo, se conocen también reacciones catalíticas cuya velocidad es independiente de la cantidad del catalizador presente. Esta últimas reacciones se caracterizan por la presencia de radicales libres, y la función del catalizador es tan sólo la de proporcionar los primeros radicales; la reacción prosigue luego, independientemente de la presencia del catalizador, por un mecanismo en cadena.
El fenómeno de la catálisis puede verificarse tanto cuando el catalizador se halla en el mismo estado de agregación en que se hallan las sustancias en reacción, como cuando se halla presente en una fase diferente de las sustancias en reacción; en el primer caso se trata de catálisis homogénea, y en el segundo, de catálisis heterogénea.
Extractado de “Enciclopedia delle Scienze e delle tecniche” en castellano, Ediciones Danae
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