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Dentro del estudio de la cinética química de las reacciones, existen diferentes factores que determinan la rapidez con la que una cantidad de reactivo consumido es transformado a un producto en un tiempo dado. Un factor muy importante tanto en la industria química como en los procesos biológicos es el uso de catalizadores para reducir el tiempo en el cual se alcanza el equilibrio de una reacción.
CATALIZADORES
Los catalizadores son sustancias químicas que se encargan de modificar la rapidez de las reacciones, sin sufrir alteración alguna durante el proceso, bien sea en sus propiedades o en su masa. Los catalizadores no se ven alterados por variaciones en la temperatura o el pH de las reacciones y no varían el estado de equilibrio del sistema.
Es necesario conocer que, para que una reacción química se dé, es decir, que los reactivos logren transformarse en un producto, es necesario que las moléculas de los reactivos atraviesen una barrera de energía, llamada energía de activación, que no es más que un estado de alta energía en donde dichas moléculas colisionan entre sí con una energía mínima, lo que ocasiona una repulsión de electrones por la cercanía entre las moléculas y energía en forma de calor, todo esto para que luego la repulsión sea vencida y pueda darse la ruptura y reordenación de nuevos enlaces de moléculas producidas (a esto se lo llama producto).
Al adicionar un catalizador a una reacción, éste disminuye la energía mínima que se necesita para que la reacción se lleve a cabo, en otras palabras, modifican la energía de activación con lo que consiguen que la rapidez de la reacción varíe y según sea el caso, disminuya o aumente la rapidez de la reacción.
Se denomina catálisis, al proceso por el que se modifica la rapidez de las reacciones químicas con el uso de catalizadores, bien sea para aumentar o disminuir la rapidez. Se llama catalizador positivo, a aquél catalizador utilizado para variar la rapidez de una reacción aumentándola, esto es disminuyendo su energía de activación; y, catalizador negativo, aquél que se utiliza para disminuir la rapidez de una reacción aumentando la energía de activación.
La absorción superficial de algunos catalizadores positivos, es la que permite el efecto de los mismos ya que, los reactivos al absorberse en la superficie de un catalizador quedan en mayor contacto unos con otros.
IMPORTANCIA DE LOS CATALIZADORES
En la industria química, el uso de catalizadores es muy importante dado a que puede aumentar la eficiencia de un proceso químico o disminuir el costo total al productor. De allí todas las investigaciones y experimentos al tanteo para descubrir a los catalizadores a lo largo de los años. Un ejemplo de uso en la industria química es en la obtención o síntesis del amoníaco o proceso de Haber (véase la reacción química), el cual es un proceso exotérmico favorecido por las bajas temperaturas. En presencia de un catalizador, se puede sintetizar amoníaco a mayores temperaturas.
Esquema del proceso de Haber.
En los organismos vivos, los diferentes procesos que permiten la vida a través de reacciones bioquímicas, se deben a la acción de catalizadores biológicos, denominados enzimas.
Cientos de enzimas han sido aisladas y probablemente existen cientos de miles en la naturaleza.
Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones biológicas al unirse a un sustrato, formando un complejo llamado enzima-sustrato, el cual se da por una unión no covalente. Dicha unión se da en fracciones de segundos y puede a su vez disociarse el complejo, quedando la enzima y el sustrato por separado de nuevo. En las reacciones catalizadas por enzimas las velocidades de reacción, así como los mecanismos se ven afectados por cambios en la concentración, el pH y la temperatura.
Las enzimas reciben su nombre en función de su actividad específica y sustrato, así, por ejemplo, la enzima proteasa actúan sobre las proteínas, las amidasas sobre las amidas, entre otros.
Referencias bibliográficas:
Suarez, F (2011). Química teoría. 4to año de Educación media general. Editorial Romor. Caracas, Venezuela. Pág: 56.
