UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS REACTORES QUIMICOS
Por: Oscar Aguirre 257520 Catalizadores
Un catalizador es una entidad que cambia la velocidad de reacción química, tomando arte íntimamente en ella, ero sin llegar a ser un roducto! "a acción rincial es la reducción de la barrera de energía otencial que los reactantes deben asar ara #ormar los roductos! "a introducción del catalizador idóneo en el sistema debe a#ectar #avorablemente a los valores de A $ % de la ecuación de Arr&enius! ' ( A! e)*%+' "a resencia del catalizador se limita a aumentar la velocidad de reacción, ero no modi-ca en modo alguno las variables termodin.micas: /!* o uede llevar a cabo reacciones termodin.micamente imosibles! 2!* o altera la constante de equilibrio! 1!* o inu$e en el calor de la reacción, ues este solo deende de los reactantes $ roductos enemos enemos rincialmente rincialmente dos dos tios de reacciones: reacciones: REACCIONES CATALITICAS HOMOGENEAS
3uelen llevarse a cabo en #ase liquida! "a velocidad de reacción se e4resa en moles de una sustancia roducida o consumida or unidad de tiemo $ de volumen de mezcla reaccionarte con catalizador incororado6 aracterísticas •
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odas odas las sustancias sustancias involucradas involucradas en la reacción reacción est.n en la misma #ase #ase generalmente liquida6 "a velocidad de reacción se e4resa en moles de una sustancia roducida o consumida or unidad de tiemo $ de volumen de mezcla reaccionarte!
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ios /! %l reactante A se trans#orma de #orma irreversible en 8, en resencia del catalizador: A989 2! "a reacción est; acoma
REACCIONES CATALITICAS HETEROGENEAS
%n este tio de reacciones, los reactantes $ roductos est.n normalmente en #ase gaseosa, dando sistemas de contacto gas* liquido! "a velocidad suele e4resarse en moles de la sustancia roducida o consumida or unidad de tiemo $ unidad de eso o volumen del catalizador donde > es el eso del volumen del catalizador! ?entro de estas reacciones odemos encontrar: DIFUSIÓN EXTERNA
%s el transorte de reactantes $ roductos &asta la suer-cie del catalizador! 3i es la etaa controlante * *
el catalizador no recibe el reactante se encuentra saturado!
3istema gas * sólido: @eactor tubular control or di#usión ( #velocidad del gas a trav;s del lec&o6 3istema líquido * sólido: anque agitado control or di#usión ( # revoluciones+min del agitador6 "a e4resión de velocidad es similar a la que rige los #enómenos de absorción gas*liquido! %n los #enómenos de absorción el equilibrio se roduce en la inter#ase gas*líquido, aquí el equilibrio se da en la suer-cie del catalizador!
DIFUSION INTERNA
"a di#usión a trav;s de los oros del catalizador, de los reactantes o roductos, uede ser la etaa controlante! control or di#usión ( # di.metro de los oros6
Puede roducir aumento de costes de oeración, $ &acerla inviable! ADSORCIÓN
nteracción de algunos de los comuestos que intervienen en la reacción con la suer-cie del catalizador activo ros! absorbentes, #unciones catalíticas6! ?os tios: * *
tendencia a adsorber or saturación de valencias libres B quimisorción adsorción or #uerzas de Can der >aals adsorción #ísica6!
"a di#erencia entre ambos radica en la velocidad con que alcanzan el equilibrio $ la energía uesta en Duego! CENTROS ACTIVOS
%s la zona de la enzima en la que se une el sustrato ara ser catalizado! 3on resonsables directos de la disminución de la energía de activación requerida ara el roceso! %Demlo: • •
entros de "eEis: Acetores de electrones entros de 8ronsted: "ibera rotones
%stos centros activos est.n uni#ormemente distribuidos sobre los soortes inertes de la reacción! Algunos eDemlos son el 3iO2, Al2O1, o4idos metalicos, carbonos amor#os, arcillas! Fstas ueden: • • •
Aumentar la suer-cie activa del catalizador ambiar la selectividad del catalizador GeDorar ciertas roiedades #ísicas del catalizador
%s de muc&a consideracion conocer la estructura de los catalizadores, $a que tienen muc&a imortancia económica e industrial, tanto como en el consumo de los rocesos químicos, el re-nado del etróleo $ el control de las emisiones gaseosas! %es deseable regenerar el catalizador tantas veces como sea osible $+o usar la mínima energía o materiales ara regenerarlo en lugar de llevarlo a disosición -nal!
FACTORES PARA EL DISEÑO DE CATALIADORES • • • • • • • •
Actividad ara la reacción $ rendimientos 3electividad de un roducto, la cantidad obtenida + total reactante6 Hrea suer-cial $ distribución+tama
8ibliogra#ía *
"evensiel, O! Ginilibro de reactores químicos, libro Online! &tt:++goo!gl+%CI1Jl * Universidad arlos de Gadrid, ngenieria de @eacciones! ema: atalizadores &tt:++goo!gl+iKLCM
