En química , un ciclo catalítico es un mecanismo de reacción de varios pasos que involucra un catalizador . [1] El ciclo catalítico es el método principal para describir el papel de los catalizadores en bioquímica , química organometálica , química bioinorgánica , ciencia de materiales , etc.
Dado que los catalizadores se regeneran, los ciclos catalíticos suelen escribirse como una secuencia de reacciones químicas en forma de bucle. En tales bucles, el paso inicial implica la unión de uno o más reactivos por el catalizador, y el paso final es la liberación del producto y la regeneración del catalizador. Los artículos sobre el proceso Monsanto , el proceso Wacker y la reacción de Heck muestran ciclos catalíticos.
Un ciclo catalítico no es necesariamente un mecanismo de reacción completo. Por ejemplo, puede ser que se hayan detectado los intermediarios , pero no se sabe mediante qué mecanismos se producen las reacciones elementales reales .
Los precatalizadores no son catalizadores sino precursores de catalizadores. Los precatalizadores se convierten en el reactor en las especies catalíticas reales. La identificación de catalizadores versus precatalizadores es un tema importante en la investigación de catálisis.
La conversión de un precatalizador en catalizador a menudo se denomina activación del catalizador . Muchos haluros metálicos son precatalizadores para la polimerización de alquenos , véase catalizador Kaminsky y catálisis Ziegler-Natta . Los precatalizadores, por ejemplo el tricloruro de titanio , se activan mediante compuestos orgánicos de aluminio , que funcionan como activadores de catalizadores . [2] Los óxidos metálicos a menudo se clasifican como catalizadores, pero en realidad casi siempre son precatalizadores . Las aplicaciones incluyen metátesis e hidrogenación de olefinas . Los óxidos metálicos requieren algún reactivo activador, generalmente un agente reductor, para ingresar al ciclo catalítico.
A menudo, los ciclos catalíticos muestran la conversión de un precatalizador en catalizador.
A menudo, el llamado catalizador de sacrificio también forma parte del sistema de reacción con el fin de regenerar el verdadero catalizador en cada ciclo. Como su nombre lo indica, el catalizador de sacrificio no se regenera y se consume irreversiblemente, por lo que no es un catalizador en absoluto. Este compuesto de sacrificio también se conoce como catalizador estequiométrico cuando se agrega en cantidades estequiométricas en comparación con el reactivo principal . Normalmente, el verdadero catalizador es una molécula costosa y compleja y se añade en cantidades lo más pequeñas posible. Por otra parte, el catalizador estequiométrico debería ser barato y abundante. [ cita necesaria ] Los "catalizadores de sacrificio" se denominan con mayor precisión por su función real en el ciclo catalítico, por ejemplo, como reductor.