Reacciones con catalizador

Un catalizador es una sustancia (compuesto o elemento) capaz de acelerar (catalizador positivo) o retardar (catalizador negativo o inhibidor) una reacción química, permaneciendo éste mismo inalterado (no se consume durante la reacción). A este proceso se le llama catálisis.

Los catalizadores no alteran el balance energético final de la reacción química, sino que sólo permiten que se alcance el equilibrio con mayor o menor velocidad. Muchos de los catalizadores actúan alterando superficies permitiendo encontrarse y unirse o separarse a dos o más reactivos químicos.

Catalizador Se denomina catálisis al proceso químico de aceleración o enlentecimiento de una reacción química, a partir de la añadidura de una sustancia o elemento, tanto simple como compuesto, que altera los tiempos de reacción sin incidir en la naturaleza del producto final de la misma y, además, sin perder su propia masa en el proceso, cosa que sí ocurre con los reactivos.

A dicho elemento se le denomina catalizador. Cada reacción química tiene un catalizador adecuado, que puede acelerar, magnificar o potenciar (catalizador positivo), o por el contrario enlentecer, disminuir y debilitar (catalizador negativo) su proceso. A estos últimos se les conoce a menudo como inhibidores.

Ver además: Ejemplos de Catalizadores (y sus funciones)

Ejemplos de catalizador positivo

1. La temperatura. La mayoría de las reacciones químicas pueden acelerarse sin alterar sus productos, tan solo incrementando la temperatura del medio de reacción. Por esta razón la descomposición de la materia ocurre más velozmente en los trópicos.
2. Las enzimas. Segregadas naturalmente por el cuerpo de los seres vivos, las enzimas cumplen un rol catalítico importante, acelerando procesos vitales que, de ocurrir por su cuenta, requerirían temperaturas a menudo incompatibles con la vida. (ver: enzimas digestivas)
3. Catalizadores de paladio. Para los automóviles que usan gasolina sin plomo, conductos con paladio o platino en pequeñas partículas se adhieren a los escapes de los automóviles, pue catalizan el proceso de atenuación del monóxido de carbono y otros gases tóxicos de la combustión, permitiendo reducirlos a sustancias menos peligrosas en tiempo récord.
4. Derivados del flúor. Aceleran la descomposición del ozono (O3 → O + O2) en oxígeno, reacción que normalmente es lenta. He allí el problema de los aerosoles y refrigerantes que liberan CFC a la atmósfera: catalizan en este sentido la capa de ozono.
5. Dióxido de magnesio (MnO2). Un frecuente catalizador en la descomposición del Peróxido de Hidrógeno o agua oxigenada (2H2O2 → 2H2O + O2) en agua y oxígeno.
6. Níquel. Empleado en la hidrogenación de aceites vegetales, para obtener la margarina, pues este metal acelera el proceso de obtención de lípidos saturados.
7. Plata. La plata policristalina y la nanoporosa son efectivos aceleradores de los procesos de reducción del dióxido de carbono (CO2) mediante electrocatálisis.
8. Cloruro de Aluminio. Empleado en la industria petroquímica para apresurar la obtención de resinas sintéticas o lubricantes, sin alterar la delicada naturaleza de los hidrocarburos en cuestión, ya que posee propiedades ácidas y básicas al mismo tiempo (sustancia anfótera).
9. El hierro. Se emplea como catalizador en el proceso de Haber-Bosch para la obtención de amoníaco a partir de hidrógeno y nitrógeno.
10. Luz UV. La luz ultravioleta, junto con un catalizador específico, compone la fotocatálisis: la aceleración de una reacción química por obra de un catalizador activado por la energía lumínica de la ultravioleta.

Ejemplos de catalizador negativo

1. La temperatura. Así como el incremento de temperatura acelera los procesos químicos, la disminución de la misma los retarda. Es ése el principio de la refrigeración, por ejemplo, que prolonga la vida de los alimentos manteniéndolos a baja temperatura.
2. Ácido cítrico. El ácido del limón y otros frutos cítricos permite enlentecer el proceso de oxidación de la materia orgánica.
3. Inhibidores enzimáticos. Sustancias biológicas que se acoplan a las enzimas y reducen su actividad, para detener procesos químicos o biológicos. A menudo se usan para combatir microorganismos patógenos, inhibiendo algún proceso clave para su reproducción.
4. Clorato de potasio. Empleado en procesos de pavonado, en que se recubre el acero de magnetita para enlentecer o impedir su proceso de corrosión.
5. Ácido sórbico. Conservante natural empleado en la industria alimenticia para retardar la descomposición de los alimentos.
6. Tetraetilo de plomo. En la ya extinta gasolina con plomo, se utilizaba esta sustancia como antidetonante, es decir, para impedir su prematura explosión.
7. Ácido propanoico. Un líquido incoloro, corrosivo y dotado de olor acre, es propicio para preservar el pienso, alimentos y productos farmacéuticos, pues es un potente antimicótico e inhibidor del crecimiento de mohos.
8. Azufre y derivados. Estos compuestos actúan como inhibidores de la catálisis positiva del platino pulverizado o del níquel en reacciones de hidrogenación. La aparición del azufre detiene el efecto y retorna a su velocidad normal a la reacción.
9. Ácido cianhídrico (o prúsico). De altísima toxicidad, su efecto sobre los animales o humanos interrumpe el proceso de numerosas metaloenzimas, impidiendo así la respiración celular y produciendo la muerte en pocos minutos.
10. Vapor de mercurio, fósforo o arsénico. Estas sustancias anulan por completo la acción del amianto platinado en la fabricación de ácido sulfúrico, actuando como un poderoso inhibidor.