INSTITUTO TECNOLGICO DE MRIDA

UNIDAD 2CATLISISEQUIPO 3: AKE MEX YANUARI MAGDALENA. MARTNEZ PECH JESSICA ELENA. RIVAS MNDEZ DELTA GUADALUPE.

Contenido: 2.1. Definicin 2.1.1. Catalizador 2.1.2. Catlisis homognea 2.1.3. Catlisis heterognea 2.2. Propiedades del catalizador en fase solida 2.2.1. rea interfacial 2.2.2. Estructura porosa 2.2.3. Catalizadores monolticos 2.2.4. Catalizadores soportados y no soportados 2.2.5. Promotores

Catlisis. La catlisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la velocidad de una reaccin qumica, debido a la participacin de una sustancia llamada catalizador.

Catalizador Un catalizador puede definirse como una sustancia que altera una reaccin qumica. No aparecen en el balance global de la reaccin qumica (distintas de reactivos y productos, generalmente) y que modifican la velocidad de reaccin. El catalizador forma enlaces con las molculas de los reactivos, permiten que estos formen los productos y luego se separen del catalizador dejndolo qumicamente inalterado.

Catalizador Un catalizador no modifica el equilibrio qumico de una reaccin, hace que se llegue ms rpido a l. Rebaja la energa de activacin de una reaccin, introduciendo un nuevo mecanismo de reaccin. Un catalizador no se consume durante la reaccin pero puede cambiar de una identidad qumica a otra y viceversa. Un catalizador provee una ruta alternativa de baja energa de activacin.

Proceso cataltico Un proceso cataltico es aquel en el cual una reaccin qumica (o un conjunto de reacciones) es (son) llevadas a cabo con la ayuda de un catalizador.

Procesos catalticosExisten dos tipos de procesos catalticos: 1. Heterogneo: el catalizador se encuentra en una fase diferente a la de los reactivos. 2. Homognea: tanto el catalizador como los reactivos se encuentran en la misma fase.

Catlisis Homognea. Tiene lugar cuando los reactivos y el catalizador se encuentran en la misma fase, sea lquida o gaseosa. Se tiene un acceso ms fcil al mecanismo de reaccin y por consecuencia se puede dominar mejor el proceso cataltico correspondiente. Todas las especies cinticamente activas, comprendido el catalizador, constituyen una misma fase, con una velocidad de reaccin similar en todos los puntos.

Catlisis HomogneaInconvenientes:

Uno de los inconvenientes de la catlisis homognea es la dificultad de separar el catalizador del medio reaccionante, lo que presenta un mayor costo que el de los procesos heterogneos convencionales. Dificultad de separar el catalizador del medio reaccionante Presenta un mayor costo que el de los procesos heterogneos.

La catlisis homognea en solucin (fase lquida) ha sido objeto de numerosos estudios y dentro de ella la catlisis cido-base tiene un lugar muy importante.

Catlisis Heterognea. En catlisis heterognea el fenmeno cataltico est relacionado con las propiedades qumicas de la superficie del slido que se ha elegido como catalizador, siendo por supuesto estas propiedades superficiales un reflejo de la qumica del slido. Ocurren en sistemas de reacciones polifsicos. La reaccin se produce en la interfase. El catalizador es un slido y los reactivos gases y/o lquidos.

Catlisis Heterognea Elevada actividad, ya que el nmero de centros activos que puede exponerse a los reactivos por unidad de volumen de reactor es ms elevado. Temperatura de operacin no est limitada por las caractersticas del disolvente, lo que permite incrementar la velocidad de reaccin. Facilidad de separacin de productos y catalizador ya que las fases son diferentes.

Mecanismo de reaccin

Propiedades del catalizador en fase solida.

rea Interfacial. Es el rea de contacto que hay del catalizador con los reactivos. Mientras ms cerca estn los reactivos del catalizador se dar mejor la reaccin. Mientras ms lejanos estn menos se dar la reaccin. Para que un slido pueda actuar como catalizador, al menos uno de los reactantes debe interaccionar con su superficie y fijarse sobre ella.

Estructura porosa El slido contiene muchos poros de pequeo dimetro y la superficie de esos poros provee el rea necesaria para la alta velocidad de reaccin. Disponer de una extensa superficie donde los reactantes puedan adsorberse es fundamental para un catalizador slido.

Diferentes vistas de una zeolita (catalizador poroso)

Estructura porosa Los catalizadores slidos porosos disponen de una gran superficie (externa e interna) por unidad de masa de slido. La estructura de las partculas de un catalizador slido (nmero, tamao y volumen de poros) es fundamental para que un catalizador opere correctamente.

Aluminio como catalizador poroso

Catalizadores monolticos Estos catalizadores no necesitan de poros porque ya son altamente activos.

Son los que normalmente se encuentran en procesos en los que la cada de presin y eliminacin de calor son considerables. Un ejemplo de catalizador monoltico es el empleado en los escapes de los automviles. La reaccin de combustin total de la gasolina es: Gasolina + Aire Energa + CO2+ H2O La combustin que realmente se produce es: Gasolina + Aire Energa + CO2+ H2O+ CO + NOx+ Sox + (HC)x

Catalizadores soportados y no soportadosUn catalizador slido soportado suele estar conformado por tres componentes: Una fase activa: Su funcin es catalizar una determinada reaccin qumica. Un promotor: Modifican las propiedades del soporte o de la fase activa. No son imprescindibles en la formulacin del catalizador Un soporte o portador: Su funcin es facilitar la dispersin y estabilidad de la fase cataltica activa. Debe tener una elevada rea superficial, una adecuada distribucin de tamaos de poro y una buena estabilidad trmica.

Catalizadores soportadosOxido de vanadio soportado

Silicio como soporte cataltico

Promotores. Promotor: es la sustancia aadida a un catalizador slido para mejorar su rendimiento en una reaccin qumica, aumentando as su actividad cataltica. Por s mismo el promotor tiene efecto cataltico poco o nulo. Algunos promotores interactan con los componentes activos de catalizadores y por lo tanto alteran su efecto qumico sobre la sustancia catalizada.

Promotores La interaccin puede provocar cambios en las estructuras electrnicas o cristal del componente activo slido. Los promotores comnmente utilizados son los iones metlicos incorporados en metales y catalizadores de xido metlico, reduciendo y gases oxidantes o lquidos, y cidos y bases aadidos durante la reaccin o para los catalizadores antes de ser utilizado. Cuando dichas sustancias son adicionadas a un agente activo aumentan significativamente su actividad, selectividad o resistencia a la desactivacin.

Promotores Los promotores se pueden clasificar como promotores fsicos o qumicos. Los aditivos que se utilizan para mantener la integridad fsica del soporte y/o del agente cataltico depositado se llaman promotores fsicos. Cuando el aditivo aumenta la actividad intrnseca del agente cataltico se denomina promotor qumico.