Catalizadores
Existen ciertas sustancias que se añaden a las reacciones químicas con el fin de influir en la velocidad de la reacción, a estas sustancias se les conoce como catalizadores. Así podemos definir catalizador como una sustancia que, encontrándose presente en una determinada reacción de tipo química, provoca variaciones de velocidad sin que sea consumida durante el transcurso del proceso reactivo.
Existen dos tipos de catalizadores, los positivos, y los negativos:
Catalizadores positivos: son aquellos que incrementan la velocidad de la reacción. Son quizás los que mayor interés presentan debido a su gran uso. Un ejemplo de catalizador positivo es el platino, que se utiliza en la industria automotriz en los convertidores catalíticos para acelerar la reacción de los gases de escape y reducir la emisión de contaminantes.
Catalizadores negativos: también llamados inhibidores, son aquellos que hacen disminuir la velocidad de reacción. Poseen un interés especial para la industria de los alimentos, donde suelen venir utilizados como aditivos, con la finalidad de impedir el deterioro precoz o que las reacciones alteren el producto alimentario. Un ejemplo de catalizador negativo es el ácido benzoico, que se utiliza como conservante en alimentos y bebidas para inhibir el crecimiento de microorganismos.
Los catalizadores en las reacciones intervienen en pasos intermedios, pero al final se ven inalterados por lo cual, no se cuentan como reactivos ni tampoco como productos, en cuanto a la estequiometría de la reacción se refiere. Esto significa que un catalizador puede ser reutilizado una y otra vez en una reacción, lo que lo hace muy valioso en procesos industriales.
Los catalizadores dan un paso o una variación del camino a seguir en una reacción, la cual necesita una menor energía de activación que el proceso normal. Esto se debe a que los catalizadores proporcionan una ruta alternativa para la reacción con una menor barrera energética.
De este modo, si nos basamos en la ecuación de Arrhenius en igualdad de temperatura, y con concentraciones que sean constantes, si la energía de activación se ve disminuida, la velocidad de la reacción crecerá.
K= Ae –Ea/RT
Al Ea ( energía de activación) disminuir → Ea/RT disminuye también, pero – Ea/RT aumentará; e-Ea/RT aumenta, por lo tanto aumenta también la K , lo que implica que la velocidad de la reacción crece.
La contante de velocidad Kc, se conoce como constante de velocidad catalítica. El catalizador no varía las variables termodinámicas de la reacción, como pueden ser ΔHº o ΔGº; tan sólo decrece el valor de la energía de activación, Ea. Como consecuencia de esto, al verse aumentado el número de moléculas con una energía cinética superior o idéntica a Ea, se verá aumentada la velocidad de reacción.
Existen tres formas importantes de acción de los catalizadores en las reacciones de tipo químico, y son: la catálisis homogénea, la catálisis heterogénea y la catálisis enzimática.
Catálisis homogénea:
Se dice que un catalizador es homogéneo cuando se encuentra en igualdad de fase que los reactivos. Cuando hablamos de reacciones gaseosas, el catalizador de tipo homogéneo deberá ser también un gas, y si se tratase de reacciones entre líquidos, el catalizador sería un líquido también, o en su defecto un sólido en disolución. Un ejemplo de catálisis homogénea es la reacción de saponificación, en la que una grasa se convierte en jabón en presencia de una base.
Catálisis heterogénea:
Decimos que un catalizador es heterogéneo, o también llamado de contacto, cuando éste no se encuentra en la misma fase que los reactivos. Este tipo de catalizadores suelen encontrarse en estado sólido, y actúan en reacciones entre gases y líquidos. Son altamente utilizados en la industria química, con la finalidad de producir infinidad de productos. Podemos destacar entre las reacciones donde participan, la síntesis del amoníaco o del SO3, así como la hidrogenación de las grasas, entre muchos otros procesos.
Catálisis enzimática:
En este tipo de catálisis, quienes actúan son las enzimas; proteínas con el papel de catalizador en reacciones de tipo bioquímico. Son numerosas en el metabolismo de los seres vivos. Este tipo de catalizadores biológicos, son destacables por su alta eficacia, pues puede verse multiplicada la velocidad de una reacción hasta en unas 1012, y especificidad, pues cada una de las enzimas se usa para catalizar un tipo de reacción bioquímica concreta. Un ejemplo de catálisis enzimática es la reacción de hidrólisis de un sustrato por una enzima, en la que la enzima se une al sustrato para formar un complejo enzima-sustrato, que luego se descompone para liberar los productos y la enzima.
