¿Qué se entiende por catálisis?

La catálisis es el proceso a través del cual se incrementa la velocidad de una reacción

química. El proceso de catálisis implica la presencia de una sustancia que, si bien es
cierto, es parte del sistema en reacción, la misma se puede llevar a cabo sin la
primera. Ésta sustancia se llama catalizador.

¿Qué es catálisis heterogénea?

Catálisis heterogénea es un término químico que describe la catálisis cuando el
catalizador está en una fase diferente a los reactivos. Los catalizadores heterogéneos
proporcionan una superficie en la que pueda tener lugar la reacción.

¿Cómo funciona la catálisis heterogénea?

En catálisis heterogénea, el catalizador se encuentra en una fase diferente a la de los
reactivos. Al menos uno de los reactivos interactúa con la superficie sólida en un
proceso físico llamado adsorción de tal manera que un enlace químico en el reactivo
se debilita y luego se rompe.
1.1. Catálisis.
La catálisis es un fenómeno clave en las transformaciones químicas. La importancia
de los procesos catalíticos se puede resumir en dos hechos: ninguna forma de vida
existiría sin enzimas, y la sociedad moderna no hubiese alcanzado el grado de
desarrollo que posee sin los catalizadores [1,2].
Las reacciones catalíticas se utilizaban ya en la antigüedad; por ejemplo, la
fermentación del azúcar para producir etanol es una reacción catalizada por enzimas
(biocatalizadores), que se ha utilizado siempre para la producción del vino. Sin
embargo, el desarrollo científico de la catálisis empezó hace sólo 200 años y su
importancia ha ido creciendo hasta la actualidad.
Berzelius fue el primero en definir el término “ catálisis” en 1836 para explicar varias
reacciones de descomposición y transformación. Entonces se pensaba que los
catalizadores poseían determinados poderes que influían en la afinidad de las
sustancias químicas. En 1895 Ostwald formuló la definición de catalizador que todavía
se considera válida: “ Un catalizador es aquella sustancia que acelera la velocidad de
una reacción química sin afectar a su situación de equilibrio”. Al principio se creía que
los catalizadores se mantenían inalterables durante los procesos. Sin embargo, ahora
se sabe que los catalizadores forman enlaces químicos con los reactivos durante los
procesos catalíticos. Así, los procesos catalíticos son cíclicos: los reactivos se unen a
una forma del catalizador, los productos se liberan desde otra y, tras la regeneración,
se recupera el estado inicial. En teoría, un catalizador ideal no se consume durante el
proceso, pero en la práctica es diferente. Debido a reacciones paralelas, el catalizador
sufre cambios físico-

químicos y su actividad disminuye, produciéndose su desactivación, de manera que

debe ser regenerado o incluso reemplazado.
Aparte de acelerar las reacciones, los catalizadores tienen otra propiedad muy
importante: pueden influir en la selectividad de las reacciones químicas, de manera
que se pueden obtener productos completamente diferentes a partir de un
determinado precursor al cambiar el sistema catalítico. Industrialmente, este control de
las reacciones es incluso más interesante que la actividad catalítica.
Los catalizadores pueden ser gases, líquidos o sólidos, aunque la mayor parte de ellos
son líquidos o sólidos. La importancia de la catálisis en la industria química queda
patente si tenemos en cuenta que el 75 % de los productos químicos se obtiene con la
ayuda de catalizadores, y si consideramos los productos desarrollados últimamente, el
porcentaje aumenta hasta más del 90 %. Muchos compuestos intermedios orgánicos
necesarios para la producción de plásticos, fibras sintéticas, productos farmacéuticos,
tintes, resinas y pigmentos sólo pueden ser fabricados mediante procesos catalíticos.
La mayor parte de los procesos involucrados en el tratamiento del crudo y la
petroquímica, tales como las etapas de purificación, refinado y las transformaciones
químicas, requieren catalizadores. El control de las emisiones medioambientales como
las de combustión de los coches y la purificación de gases procedentes de centrales
eléctricas e industrias sería inconcebible sin catalizadores.

Dentro de los catalizadores heterogéneos, se pueden distinguir dos tipos, los

catalizadores másicos y los soportados. Los catalizadores másicos son aquellos en los
que la fase activa constituye el conjunto del catalizador.

Los catalizadores soportados constituyen la parte más importante de los catalizadores

heterogéneos y son los que tienen el mayor impacto económico, especialmente en
procesos de refinado e industria química. Los catalizadores soportados son
catalizadores heterogéneos en los cuales pequeñas cantidades de material
catalíticamente activo, sobre todo metales, se depositan en la superficie de otro
material, normalmente un sólido inerte poroso, llamado soporte.
Los soportes más habituales son sólidos porosos tales como óxidos de aluminio, gel
de sílice, óxido de magnesio, de titanio, de zirconio, aluminosilicatos, zeolitas,
cerámicas y carbones activados.

1.2. La tela de carbón activado como soporte.

La aplicación del carbón activado en el mundo de la catálisis consiste básicamente en

soporte de fases activas para varias reacciones. Su aplicación a mayor escala es
como catalizador para la síntesis de acetato de vinilo y cloruro de vinilo, pero también
es muy

empleado en una gran variedad de sistemas metal noble – carbón, utilizados en

reacciones de hidrogenación y pilas de combustible.

1.3. El óxido de titanio como soporte.

El óxido de titanio se utiliza para múltiples aplicaciones, especialmente en fotocatálisis
y como soporte de catalizadores. Desde los años setenta, sin embargo, el óxido de
titanio ha sido objeto de una gran cantidad de estudios, debido a las interacciones que
se establecen entre este material, utilizado como soporte, y las fases activas
soportadas en él, tras ser reducidos a alta temperatura. En 1978 Tauster y col.

1.4. Catalizadores Pt-Sn.

Los catalizadores bimetálicos basados en platino se utilizan habitualmente en

diferentes reacciones, tanto de reformado de petróleo como en procesos de
hidrogenación y deshidrogenación. Dentro de este tipo de catalizadores, uno de los
grupos más importantes es el constituido por la combinación Pt-Sn [13]. El efecto
promotor del estaño en los catalizadores de platino ha sido ampliamente demostrado,
pero las características del catalizador bimetálico y la manera en la que el Sn afecta al
Pt y modifica su comportamiento intrínseco son cuestiones que, a pesar de haberse
estudiado en profundidad, todavía suscitan el interés de la comunidad científica.
Respecto a las características del catalizador, los aspectos que han sido más
estudiados son la distribución y el estado del estaño, la naturaleza de la interacción
entre los dos metales, su tendencia a formar aleaciones y las interacciones de ambos
metales con el soporte.
Por otra parte, el efecto del estaño como promot or depende mucho del material
utilizado como soporte. Así pues, en esta tesis se estudian las características de las
fases bimetálicas soportadas en dos materiales diferentes en cuanto a su distribución,
tamaño de partícula, formación de aleación, etc, y su comportamiento en varias
reacciones catalíticas.

Hidrogenación de aldehidos insaturados.

Las reacciones de hidrogenación de aldehidos insaturados se han estudiado con una

gran cantidad de catalizadores, entre los cuales se encuentra el constituido por los
metales Pt y Sn En este caso, el papel del estaño como promotor resulta muy
interesante