Se llaman catalizadores a las sustancias que intervienen en las reacciones, acelerándolas o retardándolas y que siguen presentes al finalizar la reacción, es decir que no se consumen en esta, no son parte de los productos reaccionantes. Las sustancias que retardan la velocidad de reacción se denominan inhibidores.
Por ejemplo, añadiendo dióxido de manganeso (MnO2) al peróxido de hidrógeno (H2O2), se observa que se descompone liberando abundante oxígeno:
2.H2O2 + n.MnO2 ® 2.H2O + O2 (g) + n.MnO2 (rápida)
La cantidad n de dióxido de manganeso (MnO2) permanece constante luego de finalizada la reacción.
i. Catalizadores de contacto o heterogéneos:
No reaccionan químicamente con las sustancias del sistema: adsorben en su superficie, las moléculas de esas sustancias reaccionantes, aumentan, por consiguiente, el número de choques entre ellas y aceleran la reacción.
Una reacción en la cual los reactantes y el catalizador no están en la misma fase (estado) es una reacción heterogénea. Este tipo de catalizadores generalmente producen una superficie donde las sustancias pueden reaccionar, estos catalizadores funcionan adsorbiendo alguno de los reactantes, debilitando el enlace en cuestión hasta el punto en que el otro reactante rompe dicho enlace. La adsorción es la adherencia de una sustancia a la superficie de otra.
Algunos metales (finamente divididos para aumentar la superficie de contacto) actúan como catalizadores de contacto: platino, níquel, óxido férrico (Fe2O3), pentóxido de vanadio (V2O5), entre otros. El dióxido de azufre (SO2) reacciona lentamente con el oxígeno:
2.SO2 + O2 ® 2.SO3 (lenta)
Pero, en presencia de platino y de calor, la reacción es inmediata:
2.SO2 + O2 (amianto platinado + calor) ® 2.SO3 (rápida)
ii. Catalizadores de transporte u homogéneos:
Estos catalizadores actúan interviniendo en la reacción y luego se regeneran al finalizar la misma. Un catalizador homogéneo se encuentra en la misma fase (estado) que los reactantes
Por ejemplo, el empleo de monóxido de nitrógeno (NO) para catalizar la reacción entre el dióxido de azufre (SO2) y el oxígeno:
2.SO2 + O2 ® 2.SO3 (lenta)
El monóxido de nitrógeno (NO) reacciona con el oxígeno (oxidándose) dando dióxido de nitrógeno (NO2):
2.NO + O2 ® 2.NO2
Luego el dióxido de nitrógeno reacciona (reduciéndose) con el dióxido de azufre (este se oxida), dando trióxido de azufre (SO3) y regenerándose el monóxido de nitrógeno (NO):
2.SO2 + 2.NO2 ® 2.NO + 2.SO3
Son características de los catalizadores:
a) Gran desproporción entre la masa de las sustancias que reaccionan y la pequeña masa del catalizador.
b) El catalizador se halla igual al final del proceso, que al comienzo de él.
c) Un catalizador no produce una reacción que sin él no se realiza, solo modifica la velocidad de la misma.
d) Los catalizadores son específicos de cada reacción o de un cierto grupo de reacciones.
La absorción de las impurezas que acompañan a las sustancias reaccionantes, pueden disminuir o detener la acción del catalizador. Estas sustancias que retardan la acción de los catalizadores se denominan venenos del catalizador.
Resumiendo: para aumentar la velocidad de una reacción, se debe aumentar la posibilidad de choque entre las moléculas, iones o átomos de las sustancias reaccionantes, modificando las variables enumeradas que el proceso permita.
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