CATÁLISIS: COMBUSTIÓN DEL AZÚCAR
DEFINICIÓN
La catálisis es un proceso por el cual una reacción se ve acelerada por la presencia de un agente que llamamos catalizador. El catalizador participa en la reacción pero no se consume como los productos, si no que al final de la misma se recupera (ver Figura 1), por lo que es un reactivo y un producto simultáneamente.
La labor fundamental del catalizador es disminuir la energía de activación necesaria para formar un producto intermedio en la reacción (Figura 2). En muchas reacciones, cuando se trabaja sin catalizador, es necesario proporcionar mucha energía, normalmente aumentando la presión y la temperatura, a los reactivos para que la reacción se produzca (ΔΕsin catalizador). Cuando se introduce un catalizador en la reacción, se puede llevar a cabo la reacción comunicándole menos energía al sistema (ΔΕcon catalizador), lo que permite trabajar a presiones y temperaturas más bajas. Esto se traduce en procesos más sencillos y económicos.
Existen dos tipos de catálisis/catalizadores:
- Catálisis heterogénea: es aquella en la que el catalizador y los reactivos se encuentran en fases diferentes, por lo que la reacción tiene lugar en las proximidades de una interfase.
- Catálisis homogénea: en este caso, tanto los productos y reactivos de la reacción, como el catalizador se encuentran en la misma fase (normalmente líquida o gaseosa).
A parte de estos dos tipos de catálisis, se encuentra la catálisis biológica, la cual utiliza un tipo de catalizadores especiales denominados enzimas, que son macromoléculas orgánicas con estructura de proteica.
La catálisis tiene gran importancia en la industria, ya que hasta el 90% de los productos químicos que hoy en día se sintetizan en las industrias se producen a través de procesos catalíticos. Algunos de los ejemplos más comunes son:
- Producción de amoniaco: hasta principios del siglo XX, el proceso era extremadamente complicado, debido a altas presiones y temperaturas requeridas para realizar el proceso, y a los bajos rendimientos del mismo. Pero el proceso diseñado por Haber y Bosch, que introdujo la utilización de catalizadores de hierro.
- Producción de biodiesel: para la producción de biodiesel se realizan reacciones de transesterificación, que son muy lentas. Para solucionarlo, se añaden ácidos o bases que actúan como catalizadores del proceso.
- Reducción de contaminantes: en muchos procesos de combustión se generan óxidos de nitrógeno, que son muy contaminante (son uno de los principales causantes de la lluvia ácida). Para solucionarlo, se suelen utilizar catalizadores para oxidarlos a nitrógeno, que es el gas mayoritario del aire.
- Reducción de la contaminación en los coches: todos los coches en la actualidad incluyen entre sus piezas un convertidor catalítico que sirve para transformar hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno en gases menos dañinos para el medio ambiente.
EXPERIMENTO
Para el experimento se necesitan un mechero, unas pinzas, unos terrones de azúcar y un poco de ceniza de cigarrillo.
En primer lugar tomamos uno de los terrones con las pinzas e intentamos quemarlo con el mechero. Al entrar en contacto con la llama, el terrón se funde, produciendo caramelo, pero no arde.
A continuación, repetimos el proceso, pero en esta ocasión impregnamos el terrón con las cenizas del cigarrillo. Al acercar la llama del mechero, la situación es completamente diferente, ya que esta vez se observa con el terrón no se funde, si no que arde.
La explicación a este comportamiento radica en la acción catalítica de las cenizas del cigarro. Cuando se intenta quemar el terrón sin las cenizas, la temperatura de ignición del azúcar es mayor que la de fusión, por lo que el terrón se funde en vez de arder. Cuando se introducen las cenizas en el sistema, estas provocan que la temperatura de ignición del azúcar disminuye, siendo menor que la de fusión, por lo que el terrón arde.
2 comentarios
INCAR -
Gracias por la corrección.
Liliana Sanz Alvarez -