Definición de catálisis

La etimología de catálisis nos lleva al vocablo griego katálysis, que puede traducirse como “disolución”. El término se emplea para aludir al aumento de velocidad de una reacción química debido a la participación de un catalizador.

Acelerar una reacción química

Se llama catalizador, en tanto, a la sustancia que, utilizada en una cantidad acotada, logra acelerar la velocidad de una reacción y luego puede recuperarse sin que haya atravesado modificaciones sustanciales (su masa, por ejemplo, no sufre cambios).

La catálisis, en definitiva, es el proceso que permite incrementar la velocidad de una reacción mediante la intervención de un catalizador. Cuando se realiza la síntesis de un producto industrial, es habitual que se desarrolle una catálisis para disminuir el tiempo demandado por la operación.

Mientras que un catalizador promueve la catálisis, un inhibidor logra el efecto contrario. Lo que hacen los inhibidores es desactivar la aceleración.

La gran mayoría de los productos químicos que se generan a nivel comercial apelan, en alguna instancia de la producción, a catalizadores. Al refinar petróleo, por ejemplo, la catálisis resulta muy importante.

Clasificación general

Existen distintas clases de catálisis según el tipo de catalizador. La catálisis homogénea se lleva a cabo cuando los catalizadores y los reactivos se encuentran en la misma fase. En este marco, catalizadores y reactivos se combinan creando un intermedio inestable, que se sigue combinando con más reactivos para formar productos y, a su vez, regenerar el catalizador.

La catálisis heterogénea, por otra parte, implica que los catalizadores y los reactivos se hallan en fases diferentes. Lo que hacen estos catalizadores es brindar una superficie en la cual se puede desencadenar la reacción.

Catálisis homogénea

Resumiendo lo dicho anteriormente, en este tipo de catálisis los catalizadores provocan un cambio en el mecanismo de reacción por medio de la combinación con ciertos reactivos para generar inestabilidad. Dentro de la catálisis homogénea podemos encontrar otra clasificación, que da lugar a la ácida y la de compuestos organometálicos.

De la primera podemos decir que el catalizador homogéneo que se estudia con mayor frecuencia es el protón, debido a que el agua es el disolvente más corriente y genera protones por medio de la auto-ionización. En la hidrólisis de ésteres, por ejemplo, se usan ácidos para acelerar el proceso; si no se incluyen, entonces las disoluciones acuosas de casi todos no se hidrolizan (su velocidad es tan baja que la hidrólisis no se puede observar).

Con respecto a la otra clase, el uso de compuestos organometálicos solubles se incluyen en la catálisis homogénea, mientras que el de metales en un soporte sólido o a granel pertenece a la heterogénea. La hidroformilación, un proceso para conseguir aldehídos partiendo de alquenos, es un ejemplo muy común, así como el proceso Wacker, para convertir etileno en acetaldehído, y el Cativa, que obtiene ácido acético tomando MeOH y CO.

Catálisis heterogénea

Cuando se habla de fases diferentes se hace referencia a gas, líquido y sólido, sin dejar de lado agua y aceite. Para que pueda tener lugar la reacción, el catalizador heterogéneo tiene que poder absorber al menos uno de los reactivos, los cuales a su vez tienen que esparcirse en su superficie.

Una vez que finaliza la reacción, es necesario que los productos se absorban para que se esparzan a una cierta distancia de la superficie del sólido. A menudo esta reubicación de productos y reactivos entre dos fases juega un rol determinante en la velocidad a la que se produce la reacción, más precisamente limitándola.

Para llevar a cabo con éxito la catálisis heterogénea es importante investigar los aspectos químicos de las superficies y los fenómenos asociados a ellas y los demás componentes usados a lo largo de la reacción.

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