El envenenamiento de los catalizadores, que generalmente es un proceso no deseado, también es utilizado en la industria química.Por ejemplo, en la reducción del etino a eteno, el catalizador paladio (Pd) es «envenenado» parcialmente con acetato de plomo (II), Pb(CH3COO)2.Sin la desactivación del catalizador, el eteno producido se reduciría posteriormente a etano.Las reacciones catalíticas son las preferidas en la química verde para un medioambiente amigable debido a la reducida cantidad de residuos que genera[4] en lugar de las reacciones estequiométricas en las que se consumen todos los reactivos y se forman más productos secundarios.Aunque los catalizadores no son consumidos por la propia reacción, pueden resultar inhibidos, desactivados o destruidos por procesos secundarios.Por lo tanto, más colisiones moleculares tienen la energía necesaria para alcanzar el estado de transición.En consecuencia, los catalizadores permiten reacciones que de otro modo estarían bloqueadas o ralentizadas por una barrera cinética.La introducción del catalizador en el sistema daría lugar a la reacción para ir de nuevo al equilibrio, produciendo energía.Así, un catalizador que pudiera cambiar el equilibrio sería un móvil perpetuo, en contradicción con las leyes de la termodinámica.[8] Si un catalizador cambia el equilibrio, entonces debe consumirse a medida que avanza la reacción, y por lo tanto también es un reactivo.Algunos ejemplos ilustrativos son la hidrólisis de los ésteres catalizada por bases, donde el ácido carboxílico producido reacciona inmediatamente con el catalizador básico, y así el equilibrio de la reacción se desplaza hacia la hidrólisis.La unidad derivada SI para medir la actividad catalítica de un catalizador es el katal, que es igual a moles por segundo.La naturaleza química de los catalizadores es tan diversa como la catálisis misma, aunque pueden hacerse algunas generalizaciones.Los ácidos próticos son probablemente los catalizadores más ampliamente usados, especialmente para muchas reacciones que involucran agua, incluyendo la hidrólisis y su inversa.Los sólidos multifuncionales a menudo suelen ser catalíticamente activos, por ejemplo las zeolitas, la alúmina y ciertas formas de carbono grafítico.Los metales de transición son utilizados a menudo para catalizar reacciones redox (oxigenación, hidrogenación).Las especies químicas que mejoran la actividad catalítica son denominadas co-catalizadores o promotores, en la catálisis cooperativa.[9] El área superficial total del sólido tiene un efecto importante en la velocidad de reacción.[10] Para los químicos inorgánicos, la catálisis homogénea es a menudo sinónimo de catalizadores organometálicos.Los poliésteres, las poliamidas, y los isocianatos se obtienen a través de la catálisis ácido-base.[19] Muchos otros productos alimenticios se preparan a través de biocatálisis (véase más abajo).[20] Los biocatalizadores se pueden considerar como intermedio entre los catalizadores homogéneos y los heterogéneos, aunque estrictamente hablando las enzimas solubles son catalizadores homogéneos y las enzimas enlazadas a membrana son heterogéneas.Las enzimas se emplean para preparar los productos químicos básicos, incluyendo el jarabe de maíz y la acrilamida.Un ejemplo notable es el papel catalítico de los radicales libres en la destrucción del ozono.Estos radicales se forman por la acción de la radiación ultravioleta sobre los clorofluorocarburos (CFC) En un sentido general, cualquier cosa que aumenta la velocidad de un proceso es un «catalizador», un término derivado del griego, que significa «anular», «desatar», o «recoger».Por ejemplo, en la reducción del etino a eteno, el catalizador es paladio (Pd), parcialmente «envenenado» con acetato de plomo (II) (Pb(CH3COO)2).Sin la desactivación del catalizador, el etileno producido se reducirá aún más, hasta etano.[2][3] El inhibidor puede producir este efecto por ejemplo, envenenando selectivamente solo a ciertos tipos de sitios activos.Así, un veneno que cubre la superficie al azar tienden a reducir el número de grandes planchas no contaminada, pero dejan proporcionalmente más sitios pequeños libres, así se cambia la hidrogenación frente a la hidrogenolisis selectiva.Los catalizadores no alteran el equilibrio químico propio de la reacción en ningún caso.
Esquema de la
hidrogenación
de un doble enlace C=C, catalizada por un metal.
Diagrama genérico de energía potencial mostrando el efecto de un catalizador en una hipotética reacción química exotérmica X + Y para producir Z. La presencia del catalizador abre un camino de reacción diferente (mostrado en rojo) con una energía de activación menor. El resultado final y la termodinámica global son la misma.
