Catalizadores: definición, tipos y ejemplos

Cómo funcionan los catalizadores

¿Recuerdas en Super Mario Kart, donde puedes usar un hongo para obtener un aumento de velocidad, pasando rápidamente a tus oponentes y dejándolos en el polvo? Si no conoce Super Mario Kart, ¿qué tal otro ejemplo? Es lunes por la mañana temprano y sigues presionando el botón de repetición, negándote a levantarte. De repente, alguien irrumpe en tu habitación y grita “¡Despierta!” ¿Puedes identificarte con esto? Sé que puedo. En cada caso, el aumento de velocidad y alguien gritando para que se levante son lo que en química llamamos catalizadores.

Los catalizadores por definición formal son sustancias diseñadas para aumentar la velocidad de una reacción. Lo hacen reduciendo la energía utilizada al pasar de reactivos a productos en una reacción. Piénselo de esta manera, los catalizadores son súper impulsores que reducen la cantidad de energía que usa una reacción para acelerar el proceso químico. Un ejemplo de esto se muestra en el diagrama donde se fabrica el producto A. Un punto para recordar es que los catalizadores nunca se destruyen ni se consumen. Se abalanzan, hacen su trabajo y se lanzan de inmediato, regresando a casa sin ningún daño.

Otra gran razón para tener un catalizador, además de agregar un súper impulso, es su beneficio para garantizar que se realicen reacciones eficientes. Además de reducir la energía, son muy selectivos al elegir la ruta por la que debe desviarse una reacción química. Esta selectividad no solo asegura que la reacción se complete, sino que se termine de manera eficiente. La reacción utilizada para hacer el producto B, que se muestra en el diagrama, proporciona una excelente ilustración de este concepto.

Tipos de catalizadores

Los catalizadores vienen en dos sabores distintos: homogéneos y heterogéneos. Los catalizadores homogéneos se mezclan con los reactivos de manera uniforme. Los catalizadores heterogéneos se mezclan con los reactivos de manera opuesta. Cuando se mezclan con sustancias, reconfiguran la sustancia de tal manera que la reacción sea eficiente. Entonces, ¿qué significa todo esto? Veamos esto con más profundidad y proporcionemos algunos ejemplos.

Un catalizador homogéneo es como un sargento. Exige orden y se deben seguir todas las reglas. Cuando llegue el momento de que ocurra una reacción, el sargento se asegurará de que todos estén alineados y listos para la batalla. Por supuesto, la batalla es la reacción en la que todas las sustancias (es decir, los reactivos) deben reaccionar de manera uniforme para producir el producto deseado.

Un catalizador heterogéneo es todo lo contrario. Piense en este catalizador como un payaso. No solo NO exige orden, sino que en realidad prefiere mezclar las cosas y ser diferente. Antes de que ocurra una reacción, el payaso intervendrá y será una guía. Ayudará a todos a moverse hacia la ubicación deseada en lugar de dictar cada paso como el sargento. En relación con la química, las sustancias (es decir, los reactivos) se reconfigurarán en una posición que se ajuste mejor, antes de reaccionar. Todo esto es un esfuerzo para garantizar que se fabrique el producto deseado.

Ahora que ya hemos resuelto la parte difícil, ¿qué tal si miramos algunos ejemplos de cada sabor de catalizador? Es posible que haya oído hablar de la palabra enzima antes. Bueno, no solo una enzima es un gran catalizador (probablemente uno de los más famosos del mercado) sino que es un catalizador homogéneo.

¡Las enzimas aman el orden! Cuando se utilizan, las enzimas siguen un proceso llamado “cerradura y llave” , donde las sustancias son las llaves y las enzimas las cerraduras. Al igual que con cualquier cerradura y llave, solo hay una llave que encaja en la cerradura. Bueno amigos, ¡eso es lo que llamamos uniformidad! Las sustancias deben interactuar con las enzimas de manera uniforme para que funcione el mecanismo de bloqueo y llave. La imagen en la parte superior del diagrama proporciona un ejemplo de lo que es cerradura y llave.

Un gran ejemplo de catalizador heterogéneo es un metal. Los metales son grandes catalizadores porque les encanta la compañía y les encanta mezclar las cosas. Cuando una sustancia interactúa con un metal, el metal creará una superficie en la que la sustancia disfruta sentarse. Una vez sentado, el metal puede alentar a la sustancia a reorganizarse de tal manera que produzca una reacción favorable. La imagen en la parte inferior del diagrama proporciona un ejemplo de este concepto.

Ejemplos de catalizadores

Puede que no sea una sorpresa, debido a sus características únicas, que los catalizadores se utilicen ampliamente en la industria. Desde el uso de catalizadores como filtro para eliminar sustancias tóxicas en nuestras aguas ambientales, hasta la refinación del petróleo crudo en petróleo y gasolina para nuestros automóviles, los catalizadores juegan un papel vital en nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, en una empresa farmacéutica, se realiza una reacción para fabricar un medicamento.

Los catalizadores se utilizan para asegurarse de que se fabrica el medicamento deseado. Un catalizador hará esto asegurándose de que el producto deseado funcione como se supone que debe hacerlo en el cuerpo. Por ejemplo, los científicos fabrican el antibiótico penicilina utilizando el catalizador penicilina acilasa. Este catalizador asegura que se fabrique el producto deseado de penicilina. En el laboratorio, los elementos paladio o platino se utilizan como catalizadores heterogéneos para asegurarse de que se fabrica el producto deseado de tylenol.

Ya sean sólidos, líquidos o gaseosos, los catalizadores mantienen todo en movimiento. Así que démosle crédito, donde se debe el crédito, a nuestro útil y versátil amigo, el catalizador.

Resumen de la lección

Los catalizadores son sustancias que trabajan para aumentar la velocidad a la que ocurre una reacción. Aceleran la velocidad de una reacción al reducir la energía. También pueden elegir selectivamente la forma más eficiente en que debe proceder una reacción. Los catalizadores no se destruyen ni se consumen.

Homogéneos y heterogéneos son dos tipos de catalizadores, donde los catalizadores homogéneos se mezclan con los reactivos de manera uniforme y los catalizadores heterogéneos se mezclan con los reactivos de forma opuesta, a veces también llamados catalizadores de superficie.

Una enzima es un gran ejemplo de catalizador y siguen un proceso llamado “cerradura y llave” , donde las sustancias son las llaves y las enzimas son las cerraduras.