Catalizadores

{ abril 22, 2010 @ 5:38 pm } · { Uncategorized }

CATALIZADORES

Esta sesión tiene como objetivo que el estudiante identifique el factor que afecta la velocidad de la reacción efectuada.

Para ello vamos a agregar solución de peróxido de hidrógeno al 30 % a un tubo de ensayo que contiene una pequeña cantidad de dióxido de manganeso. ¿Qué ocurrió? ¿Qué gas se desprende? ¿Cómo se comprueba?

Se observa la descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno:

MnO₂

2 H₂O₂ (ac)  ————–> 2H₂O (l)  +  O₂ (g)

Sin el MnO₂ la reacción ocurre muy lentamente.

¿Qué papel juega el MnO₂ en la reacción?

La substancia que modifica la velocidad de una reacción química,        acelerándola o retardándola,  se denomina catalizador.

Un catalizador no actúa ni como reactivo ni como producto, al final de la reacción se conserva intacto, por lo que puede recuperarse.

APLICACIONES DE LOS CATALIZADORES

Muchos metales de transición como el Fe, Ni, Pd, Pt, Au, y sus compuestos, como el MnO₂ utilizado en la reacción, tienen propiedades catalíticas, las cuales se aprovechan en importantes reacciones, como en la síntesis de amoníaco a partir de hidrógeno y nitrógeno, que emplea hierro como catalizador, más una pequeña cantidad de  óxidos de potasio y aluminio. La reacción ocurre a aproximadamente 500°C.  El amoníaco es un compuesto inorgánico muy valioso para la producción de fertilizantes.

En los últimos años, los catalizadores han adquirido enorme importancia en la disminución de la contaminación del aire provocada por automóviles, que emiten monóxido de carbono, CO, óxido nítrico, NO, entre otros peligrosos contaminantes. Los autos de fabricación reciente están equipados con convertidores catalíticos  que contienen paladio, platino y rodio, los cuales, catalizan la oxidación  del monóxido de carbono y los hidrocarburos que no se queman, hasta dióxido de carbono CO₂ y H₂O; además, reducen el óxido nítrico, NO, y dióxido de nitrógeno, NO₂, a N₂ y O₂.  Debido a que los catalizadores no son compatibles con los antidetonantes de la gasolina que contienen plomo, los autos más recientes se construyen para consumir gasolina sin plomo.

Otra aplicación importante de los catalizadores se encuentra en el asfalto ecológico que ya se ha utilizado en ciudades europeas como Madrid, Londres, París para absorber la contaminación de los tubos de escape. El asfalto contiene óxido de titanio que actúa en una reacción de fotocatálisis, con el efecto de los rayos ultravioleta, que da como resultado la eliminación de óxidos de nitrógeno de los tubos de escape de los automóviles, que junto con los de azufre, son los responsables de la lluvia ácida y de la niebla que se forma en las ciudades con gran tránsito vehicular.

BIOCATALIZADORES

Ahora veremos lo que sucede cuando agregamos un poco de hígado de res molido al peróxido de hidrógeno o agua oxigenada. Se observa la rápida descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. ¿Por qué? ¿Qué contiene el hígado de res que acelera  la reacción?

El peróxido de hidrógeno es una sustancia fisiológicamente tóxica debido a su poder  oxidante;   se produce durante la degradación de lípidos. La sangre y el hígado de los mamíferos contienen una enzima denominada catalasa que protege a las células acelerando la descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Las células se rompen al moler el hígado y por esta razón la reacción se lleva a cabo con mayor rapidez.

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