Catálisis química

Un catalizador es una substancia que modifica la velocidad de una reacción química sin que ella misma sufra un cambio químico permanente en el proceso

Un catalizador disminuye la energía de activación en una reacción

Los procesos catalíticos pueden ser homogéneos y heterogéneos

En la catálisis homogénea los reactivos, productos y catalizador están dispersos en la misma fase

En la catálisis heterogénea los reactivos y el catalizador están en fases distintas

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)Fe/Al2O3/K2O

catalyst

Proceso Haber

Convertidor Catalítico

CO + Unburned Hydrocarbons + O2 CO2 + H2Ocatalytic

converter

NO + NO2 N2 + O2

catalyticconverter

Los catalizadores de los procesos biologicos son las enzimas.

La catálisis enzimática es homogénea por que tanto el sustrato como la enzima están en solución acuosa

Al reactivo en el que actúan las enzimas se le llama sustrato

Las enzimas son proteinas

Sitio activo

Las enzimas son altamente específicas,solo actúan en determinados sustratos y dejan el resto del sistema sin afectar

Catálisis enzimática

Las enzimas pueden acelerar una reacción bioquímica por factores que van desde 106 hasta 1012

Una célula viva promedio puede contener hasta 3000 enzimas cada una cataliza una reacción específica en la que el sustrato se convierte en los productos adecuados.

Mecanismo de reacción

El camino que siguen los reactivos para pasar a productos se llama “mecanismo de reacción”

Para poder proponer un mecanismo para una reacción, primero se debe conocer el orden de la reacción

Los mecanismos de reacción pueden ser:

1.- Cuando la reacción se efectúa en una sola etapa (REACCIÓN ELEMENTAL)

NO(g) + O3(g) NO2(g) + O2(g)

La ecuación de velocidad para esta reacción es: V = k [NO] [O3]

Para la reacción elemental 2 A + B C

Su ecuación de velocidad es:

V= k [A]2 [B]

En una reacción elemental los coeficientes que aparecen en la ecuación balanceada, concuerdan con los exponentes de la ecuación de velocidad

2.- Cuando la reacción se efectúa mediante una serie de etapas

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

Experimentalmente se encontró que su ecuación de velocidad es: V = k [NO2]2

Para la reacción

Como los coeficientes de la ecuación no concuerdan con los exponentes en la ecuación de velocidad la reacción NO ES ELEMENTAL

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

Como la reacción No es elemental los estudiosos de la cinetica proponen el siguiente mecanismo

Paso 1 NO2(g) + NO2(g) NO 3(g) + NO (g)

Paso 2 NO 3(g) + CO(g) NO2(g) + CO2(g)

NO2(g) + NO2(g) NO 3(g) + NO (g)

NO3(g) + CO(g) NO2(g) + CO2(g)

CO(g) + NO2(g) NO (g) + CO2(g)

La suma de todos los pasos en un mecanismo debe dar la ecuación general

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

Paso 1 NO2(g) + NO2(g) NO 3(g) + NO (g)

Paso 2 NO 3(g) + CO(g) NO2(g) + CO2(g)

Cada paso del mecanismo es una reacción elemental

Paso 1 NO2(g) + NO2(g) NO 3(g) + NO

(g)

Paso 2 NO3(g) + CO(g) NO2(g) + CO2(g)

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

V= k [NO2]2

V = k[NO3] [CO]

La velocidad con que se efectúan las reacciones de cada uno de los pasos es diferente, el paso más lento es el que determina la velocidad de reacción

La ecuación de velocidad del paso más lento concuerda con la ecuación de velocidad de la reacción

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

Experimentalmente se encontró que su ecuación de velocidad es: V = k [NO2]2

Paso 1 NO2(g) + NO2(g) NO 3(g) + NO (g)

Paso 2 NO3(g) + CO(g) NO2(g) + CO2(g)

¿Cuál es el paso lento?

Paso 1 NO2(g) + NO2(g) NO 3(g) + NO (g)

LENTO

Paso 1 NO2(g) + NO2(g) NO3(g) + NO (g)

Paso 2 NO3(g) + CO(g) NO2(g) + CO2(g)

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

Las substancias que se forman en una etapa y se consumen en la siguiente se les llama intermediarios