Catálisis heterogénea
En la catálisis heterogénea, el catalizador se encuentra en una fase distinta a la de los reactivos. Normalmente, se utiliza un catalizador sólido con reactivos gaseosos o líquidos. El proceso consta de varias etapas: difusión de los reactivos a la superficie del catalizador, adsorción en los sitios activos, la reacción química en la superficie, la desorción de los productos y la difusión de los productos fuera de la superficie.
La catálisis heterogénea es la piedra angular de la industria química moderna y representa la inmensa mayoría de los procesos industriales a gran escala. Su principal ventaja es la facilidad para separar el catalizador del flujo de productos, lo que simplifica la purificación y permite un funcionamiento continuo. El catalizador suele ser un sólido poroso con una gran superficie, lo que maximiza el número de sitios activos disponibles. Estos catalizadores pueden ser no soportados (por ejemplo, gasa de platino) o, más comúnmente, soportados, donde las nanopartículas metálicas catalíticamente activas se dispersan en un material de soporte de alta área superficial como alúmina ([latex]Al_2O_3[/latex]), sílice ([latex]SiO_2[/latex]) o carbón activado.
El mecanismo, a menudo descrito mediante el modelo de Langmuir-Hinshelwood, implica la adsorción de moléculas de reactivos sobre la superficie del catalizador. Esta adsorción debilita los enlaces químicos dentro de los reactivos, lo que reduce la energía de activación de la reacción. Tras la reacción entre las especies adsorbidas, las moléculas de producto se desorben de la superficie, liberando el sitio activo para otro ciclo catalítico. La velocidad global puede verse limitada por cualquiera de estos pasos, desde el transporte masivo de reactivos a la superficie hasta la desorción de productos. La desactivación del catalizador mediante procesos como el envenenamiento (fuerte adsorción de impurezas), la coquización (deposición de material carbonoso) o la sinterización (pérdida de área superficial a altas temperaturas) supone un importante reto práctico.
UNESCO Nomenclature: 2202
- Química física
Precursores
- descubrimiento de la adsorción por Carl Wilhelm Scheele y Felice Fontana
- Los estudios de Michael Faraday sobre las propiedades catalíticas del platino
- Los trabajos de Paul Sabatier sobre la hidrogenación catalítica de compuestos orgánicos
- desarrollo de técnicas de ciencia de superficies
Aplicaciones
- Proceso Haber-Bosch para la síntesis de amoníaco
- convertidores catalíticos en automóviles
- craqueo catalítico fluido (FCC) en la refinación de petróleo
- Proceso Fischer-Tropsch para combustibles sintéticos
- Proceso de contacto para la producción de ácido sulfúrico
Ideas para posibles innovaciones
Debido al bloqueo del tráfico generado por bots, que actualmente supera los 40.000 al día, este contenido está reservado para los miembros de la comunidad.
> Iniciar sesión < o > Registrarse < (100% gratis) para acceder a esto, al igual que a todo el demás contenido y herramientas restringidos.
Relacionado con: catálisis heterogénea, catalizador sólido, química de superficies, adsorción, sitio activo, desorción, Langmuir-Hinshelwood, soporte catalizador, química industrial, transporte de masas.