Química - 3º B.D.

Las diferencias entre los dos tipos de catálisis son muy significativas y afectan tanto al tipo de reacciones en las que se ven involucradas, como a la manera en que tienen lugar. Mientras que en catálisis heterogénea las fronteras de fase entre catalizador y reactivos son un hecho, en los catalizadores homogéneos reactivos y productos están presentes en la misma fase. 

Los catalizadores homogéneos poseen un mayor grado de dispersión que los heterogéneos ya que, en teoría, cada átomo puede ser individualmente activo, mientras que en catálisis heterogénea sólo los átomos de la superficie pueden presentar actividad. Debido al alto grado de dispersión, los catalizadores homogéneos presentan una mayor actividad por masa de fase activa. La elevada movilidad de las partículas en la mezcla de reacción da lugar a más colisiones. Además, los reactivos se pueden aproximar a los centros catalíticamente activos desde cualquier dirección, y la reacción en uno de los centros no impide que se produzcan otras en los centros vecinos. Esto permite el uso de bajas concentraciones de catalizador y condiciones de reacción suaves. 

Esquema de la hidrogenación de un doble enlace C=C, catalizada por un metal.

El rasgo más importante de los catalizadores homogéneos constituidos por metales de transición es la alta selectividad que se puede conseguir. Las reacciones catalizadas de manera homogénea están controladas principalmente por la cinética y, en mucha menor medida, por el transporte de materia, ya que el transporte de reactivos hasta el catalizador se produce fácilmente. Debido a que los sitios de reacción están perfectamente definidos los mecanismos de la catálisis homogénea han sido elucidados en su mayoría y la investigación de los aspectos mecanísticos es fácil de llevar a cabo en condiciones de reacción mediante métodos espectroscópicos. Por el contrario, los procesos que tienen lugar en la catálisis heterogénea están mucho menos establecidos, y su determinación supone un continuo desafío.

La mayor desventaja de los catalizadores homogéneos radica en la dificultad de separar los catalizadores de los productos. En los procesos de catálisis heterogénea los catalizadores se sacan del sistema automáticamente (por ejemplo en las reacciones en fase gas en reactores de lecho fijo), o son separados por métodos simples tales como el filtrado o centrifugado. En catálisis homogénea los procesos de separación son mucho más complicados: destilación, extracción líquido-líquido o intercambio iónico.

Créditos: 

• Huidobro, A. (2003). Introducción. TELAS DE CARBÓN COMO SOPORTE DE CATALIZADORES BIMETÁLICOS Pt-Sn. EFECTO PROMOTOR DEL TiO₂. [Tesis Doctoral, Universidad de Alicante]. https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/9907/6/Huidobro-Pahissa-Ana_2.pdf
• Esquema de la hidrogenación de un doble enlace C=C, catalizada por un metal. Autor: Michael Schmid. Licencia: CC BY-SA 4.0.
  

1. Realiza un cuadro comparativo entre ambos tipos de catalizadores que te permita organizar la información aportada en el texto.

2. Selecciona dos de los siguientes métodos citados en el texto y explica brevemente cómo se llevan a cabo: filtrado, centrifugado, destilación, extracción líquido-líquido o intercambio iónico.

3. ¿Cómo se relaciona la teoría de las colisiones con el tema abordado en esta actividad?

4. ¿Qué relación guarda la figura, los conceptos trabajados en esta actividad y la actividad La verdad sobre la margarina y la manteca?

5. ¿Qué has aprendido con esta actividad?