Definición de Catalizador

Un catalizador es una sustancia que puede ser añadida a una reacción química para acelerar su velocidad de reacción sin interferir en en la misma.

Candela Rocío Barbisan | Julio 2022
Ingeniera Química

El catalizador puede actuar sobre la Energía de activación necesaria para que se lleve a cabo la reacción química, es decir, disminuyendo esta energía o bien sobre los mecanismos de reacción, de modo de acelerar distintos fenómenos. Lo importante a destacar es que los catalizadores actúan sobre los estados de transición, al disminuir estos, disminuye la energía de activación de la reacción.

Dado que la energía de activación es la diferencia entre la energía del estado de transición y la energía del estado del reactivo, vemos que, al disminuir la energía del estado de transición con la introducción de un catalizador, disminuye así la energía de activación. Ahora bien, la energía de reactivos y productos (estados de energía inicial y final no varían), esto implica que la catálisis no influye en cuanto a la termodinámica de la reacción química sino únicamente en la cinética química, es decir, en su velocidad.

Repaso histórico

El término catalizador surge en la década de 1970 cuando la agencia estadounidense EPA (Enviromental Protection Agency) obliga a los fabricantes de automóviles a reducir un 75 % de la contaminación ambiental provocada por la emisión de gases a la atmósfera. De forma vulgar entonces, los catalizadores colocados en automóviles no son más que un componente dispuesto a limitar la cantidad de gases nocivos expulsados a la atmósfera producto de los motores de combustión interna.

Tipos de catalizadores

Hay muchos tipos de catalizadores desarrollados hoy en día y muchos que aún continúan desarrollándose. Esto es así porque a nivel industrial es un producto muy atractivo ya que es capaz de mejorar la eficiencia de los procesos y su rentabilidad de manera notable.

Por ejemplo, las enzimas son proteínas catalizadoras en el cuerpo humano en el proceso de oxidación de la glucosa. También se conocen los catalizadores ácido – base y los catalizadores heterogéneos. Los catalizadores enzimáticos son utilizados también en la industria alimenticia y en la industria farmacéutica, por ejemplo, para la producción de insulina.

Los catalizadores ácido – base, son H+ si la catálisis es ácida o bien OH- si la catálisis es básica. Es decir, el ión utilizado depende del tipo de reacción ácido – base que se llevará a cabo. En el caso que los catalizadores están en la misma fase que reactivos (catalizadores homogéneos) y productos y el catalizador conserva su cantidad a lo largo de la reacción. En general, la hidrólisis es una reacción catalizada por ácidos fuertes. Sin embargo, también existen catalizadores ácido – base de tipo sólidos por ejemplo, los sílico – aluminatos, mayormente difundidos como zeolita y alúmina.

Los catalizadores heterogéneos, en cambio, se encuentran en fases distintas que los reactivos. Lo que comúnmente encontramos son catalizadores sólidos en lechos fijos en contacto con fase líquida o gaseosa de reactivos. Este es el típico ejemplo de los automóviles, en donde el catalizador contiene metales soportados en una base sólida que entra en contacto con la fase gaseosa producto de los gases de combustión y, de esta manera, entra en contacto con ellos para aumentar la cinética química y reducir la emisión de ellos a partir de la formación de productos menos tóxicos.

Comúnmente cuando la fase de reactivo se absorbe sobre una fase sólida catalítica, se dice que los catalizadores son de superficie, es por ello que cuanto mayor sea el área de contacto entre fase catalítica y fase reactiva mayor rendimiento tendrá el catalizador, de allí surge la necesidad de aumentar la porosidad de un catalizador, de modo de aumentar el área de contacto. Sin embargo, dependiendo de la reacción existen distintos mecanismos de reacción. En general, los catalizadores heterogéneos son sustancias soportadas sobre sólidos que aumentan su versatilidad y minimizan su costo.

Industrialmente, es muy común escuchar hablar de los catalizadores de Ziegler – Natta utilizados para la fabricación de plásticos como envases de cosmética, de la industria farmacéutica e incluso de la industria alimenticia. Por ejemplo, el Titanio es un catalizador empleado en polimerizaciones de Ziegler – Natta que se utilizan en la obtención de polietileno de alta densidad.

 
 
 
 
Por: Candela Rocío Barbisan. Ingeniera Química por la UNMdP, Argentina, trabaja en la gestión de activos e integridad a diversas industrias, principalmente Oil & Gas. Certificada en API 580, Risk Based Inspection, por el American Petroleum Institute. Profesora en la Facultad de Ingeniería en la UNMdP, en las cátedras de Química General I, Laboratorio de Operaciones Unitarias (4º año, Ing. Química) y Laboratorio de Reactores y Control (5º año, Ing. Química).
Art. actualizado: Julio 2022; sobre el original de julio, 2010.
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