Níquel Raney (catalizador)
Al hablar del níquel Raney, hacemos referencia a un compuesto químico sólido utilizado como catalizador en gran cantidad de procesos de tipo industrial. Dicho catalizador se encuentra formado por partículas muy finas de la aleación entre el níquel y el aluminio.
El níquel Raney, fue sintetizado en el año 1926 por el ingeniero americano Murray Raney, de ahí el nombre del catalizador. En un principio fue creado para ser utilizado como alternativa para la hidrogenación de tipo industrial de los aceites de origen vegetal. En la actualidad se ha venido usando en muchas ocasiones como catalizador de tipo heterogéneo en diversas síntesis orgánicas, sobretodo en hidrogenaciones.
El níquel Raney se fabrica al tratar una aleación de níquel-aluminio con una solución de hidróxido sódico concentrado. Dicho tratamiento se conoce con el nombre de activación, y consigue disolver la gran parte del aluminio que se encuentra presente en dicha aleación, consiguiendo así una estructura porosa de níquel, lo que le otorga gran actividad catalítica. Un catalizador estándar típico posee alrededor de un 85 % de masa de níquel, lo que es aproximadamente unos dos átomos de níquel por cada uno de los átomos de aluminio. Así, el aluminio que resta después de la activación anteriormente mencionada, ayuda a conservar la estructura característica del catalizador, es decir, la estructura porosa. Mediante esta técnica, tan solo se producen estos tipos de catalizadores, pues Raney, es una marca registrada.
Para preparar las aleaciones se funde el metal, generalmente el níquel, aunque en ocasiones se utiliza también el hierro o el cobre; junto con al aluminio, en un horno, que posteriormente se enfriará la mezcla resultante con rapidez, para pasar a moler la aleación hasta conseguir un polvo bastante fino, que incluso se pasará por un tamizador, para poder conseguir una granulometría concreta, pues el tamaño que tengan los granos dependen del uso.
La composición que tenga la aleación en un principio es bastante importante, pues según las proporciones de níquel y de aluminio que haya, se formarán fases con distintas propiedades, lo que implica que se consigan diferentes porosidades en el producto resultante. Por lo general, la composición más utilizada se encuentra formada por un 50% de masa de casa uno de los metales participantes, que es exactamente la proporción que usó Raney por vez primera.
La estructura caracteristica de porosidad que posee el catalizador procede de la eliminación concreta del aluminio, utilizando hidróxido de sodio en agua.
La reacción que tiene lugar es:
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 Na [Al ( OH) 4] + 3 H2
Para poder almacenar el catalizador, este debe ser lavado con agua destilada a temperatura ambiente para poder eliminar los posibles restos de aluminio que puedan quedar. Se debe usar agua sin oxígeno para poder prevenir una posible oxidación de nuestro catalizador, pues la oxidación haría que bajase la eficacia de su función catalizadora.
En cuanto a las propiedades que posee el níquel Raney, este es de aspecto de polvo gris. Si lo miramos de manera microscópica, cada una de las partículas que conforman al catalizador se parece a una red tridimensional, con agujeros de diferentes tamaños y formas. En la gran parte, se encuentran formados por el ataque que ha provocado el hidróxido sódico a la aleación. Otra de sus características es que es estable térmicamente hablando, siendo esto una consecuencia de la activación que tiene lugar, la cual le otorga un gran poder catalíticamente hablando.
El níquel Raney tiene aplicaciones en numerosos procesos industriales, así como en síntesis de tipo orgánica, gracias a su gran estabilidad y actividad como catalizador a temperatura del ambiente. Viene utilizado en reacciones de reducción de compuestos con enlaces múltiples, como pueden ser los alquinos, los alquenos, compuestos aromáticos, etc.
En parte, gracias a la cantidad de hidrógeno que posee, dicho catalizador es conocido como agente pirofórico, por lo que se debe tener cuidado y mantenerse y manejarse en una atmósfera de tipo inerte. Suele encontrarse disperso en un 50% de agua. El níquel Raney, debe intentar no ser expuesto al aire, pues al ser usado como catalizador, pues tener cantidades considerables de hidrógeno, por lo que se pueda quemar de manera espontánea.
