INSTITUTO

TECNOLOGICO

DE TIJUANA

(ITT)

Subdirección Académica

Departamento de química

Y bioquímica

CARRERA: INGENIERIA QUÍMICA

QUIMICA ORGANICA

No. Serie: 4IQ2A

TEMA: Catalizadores en Química Orgánica

Nombre del maestro: Marco A. Zazueta

Nombre del alumno: Ornelas Sánchez Rodrigo Yael

Número de control: 10211366

Fecha de entrega: 14 de marzo del 2011

UNIDAD 2

Introducción

En este trabajo se hablaran acerca de los catalizadores en química orgánica.

Iniciaremos con la definición de lo que es un catalizador, un catalizador es una sustancia que

se puede decir que “acelera” una reacción química y colabora a que se alcance un equilibrio

químico a mayor o menor rapidez, en las cuales se puede pensar o tomar como si fuese un

indicador en dichas reacciones, lo que también se caracterizan es que no actúan en la reacción

ya que no se presenta como producto, sino que solo ayuda a que se desarrolle dicho producto.

Se puede pensar que un catalizador es como el transporte público, en el cual nosotros somos

los reactivos (claro como condición que seamos nosotros los pasajeros) y los productos son los

diversos destinos de cada pasajero, si se desea individualizar la idea, se puede pensar que

usted es el pasajero/reactivo y deseas llegar a tu casa (destino), ocupas tomar tu vehículo o el

transporte público (en este caso) para llegar, en este caso lo que utilizaste para llegar a tu

destino fue el catalizador. Algunas veces se confunde la palabra catalizador en química con el

termino aplicado en automotriz que es un componente del motor, que regula las emisiones de

gases del auto que se emiten a la atmosfera, regula principalmente la emisión del monóxido de

carbono, hidrocarburos y de los óxidos de nitrógeno.

Para no salirme del tema, el proceso mediante el cual se emplean los catalizadores se

denomina catálisis, que como se sobreentiende es el proceso en el cual se acelera una

reacción por medio el uso de una sustancia (catalizador). Se utilizan básicamente para acelerar

la velocidad en las reacciones que son lentas ya que existen algunas que para que presente

reacción, puede ser necesario mucho tiempo y con la aplicación de este proceso, el periodo de

tiempo estimado se acorta considerablemente. En este trabajo, se tocaran algunas

definiciones de catalizadores de compuestos inorgánicos, compuestos organometálicos y

biocatalizadores.

Catalizadores

Compuestos Inorgánicos

Compuestos Organometálicos

Biocatalizadores

Desarrollo

En este trabajo iniciaremos explicando primeramente que es un catalizador. Un

catalizador es una sustancia que tiene la facultad de acelerar o retardar una reacción, sin que

está presente cambios, o sea no altera ni siquiera el balance energético de la reacción, pero

influye en la velocidad en la cual esta alcanzara su equilibrio químico. El proceso mediante el

cual se realiza la aplicación del catalizador es denominado “catálisis”. Los catalizadores se

clasifican en catalizadores homogéneos y catalizadores heterogéneos o de contacto. Las

propiedades de los catalizadores (esto es de manera general):

1. Puede disminuir la energía de activación, aumentando en el proceso la velocidad de

reacción.

2. Nunca determinara el equilibrio de la reacción, puede afectar a los parámetros de la

cinética pero no a los termodinámicos.

Los catalizadores homogéneos, son los catalizadores que se presentan en la reacción

como reactivos. Estos se caracteriza porque influyen cambiando el mecanismo de la reacción,

en pocas palabras se pueden llegar a combinar con los reactivos para formar un “intermedio”

inestable, dando lugar a los productos, pero el catalizador se genera al finalizar la reacción.

Los catalizadores heterogéneos, son los que se presentan en una fase distinta de los

reactivos. Se caracterizan por poder absorber en sus superficies moléculas de los reactivos,

logrando una mayor concentración y superficie de contacto entre las sustancias a reaccionar.

Cuando ya reaccionaron todos los reactivos, estos dejan la superficie del catalizador, y las

sustancias que se desprenden ya son los productos.

No se conoce bien el modo de seleccionarlo para promover una reacción específica,

durante la práctica es necesario realizar ensayos para lograr un catalizador satisfactorio. A

continuación, se definirán los catalizadores de compuestos inorgánicos, compuestos

organometálicos y biocatalizadores:

Catalizador por medio de compuestos inorgánicos:

Son catalizadores en los cuales, los cuales pueden estar formados por diversos elementos,

más bien solo pos compuestos inorgánicos, como catalizadores comúnmente se utilizan

metales u óxidos de metales. Como por ejemplo el hierro, el platino, el níquel, el trióxido de

aluminio o el pentaóxido de vanadio.

Ejemplos de Catalizadores Inorgánicos:

1. Acido sulfúrico. 2. Nitrógeno.

3. Amoniaco 4. Oxido/hidróxido de calcio

Catalizador por medio de compuestos organometálicos:

Iniciaremos definiendo que es un compuesto organometalico. Un compuesto

organometalico es el cual presenta un enlace entre un metal (hablando de cualquier

tipo de metal, puede ser de transición interna, alcalino y alcalinotérreo en fin, cualquier

elemento que presente las características de los metales) y un átomo de carbono. Se

debe tener en cuenta de que los compuestos basados en cadenas y anillos, tienen

como “ingrediente principal” al carbono y reciben el nombre de orgánicos, por esta

razón, estos compuestos tienen como prefijo “órgano” y el sufijo “metálico” es porque el

carbono esta enlazado con un metal.

Se debe tener también en consideración que no entran en esta clasificación los

compuestos en los cuales un metal esta unido a un átomo cualquiera que NO sea un carbono.

Algunos estudiosos consideran este tipo de compuestos como si fuese un grupo distinto a los

compuestos inorgánicos y orgánicos, por la gran variedad que este grupo cuenta.

Este es un ejemplo de un

compuesto organometalico a

base de silicio se puede

observan que está unido a 2

moléculas de metil y a 2

oxígenos, esta se llama

dimetildietoxisilano, que es

una molécula de

organosilicio

Si se desea dar nomenclatura a este tipo de compuestos, aquí está una serie de pasos

para dar nomenclatura según IUPAC:

1) Se debe de nombrar la cadena orgánica como si fuese un sustituyente, agregándole el

prefijo de las veces que se repite el enlace con el metal, di (dos), tri (tres), tetra

(cuatro), etc.

2) La cadena orgánica debe de llamarse como prefijo y con sustituyente con terminación

-ilo , propilo, metilo, isobutilo, etc.

3) Después se le agrega la preposición al metal, en el que forma enlace

4) Si se llega a presentar un halógeno unido al metal, se menciona al halógeno primero y

después el metal, y de ahí seguir de manera cotidiana.

Ahora como supondrá que cuando hablamos de catalizadores organometálicos, hablamos

de catalizadores que cuentan con este tipo de estructuras moleculares (ósea, formados por

carbono y metales, principalmente).

(1)Los catalizadores organometálicos permiten ejercer un control preciso sobre la estructura,

la morfología y las propiedades mecánicas de estos polímeros, y por ello están llamados a

jugar un papel importante en esta industria. En la actualidad, las aplicaciones industriales de los

catalizadores homogéneos de polimerización se encuentran limitadas casi exclusivamente a los

elementos del grupo 4 (Ti y Zr), pero recientemente se han descubierto otros basados en

diversos elementos de transición (por ejemplo Cr, Fe o Ni).

Catalizador con Biocatalizadores

Un biocatalizador tiene como función de reducir la energía en una reacción química (lo

cual lo hace un catalizador común), pudiendo influir en la velocidad de la reacción, de

tal manera que la puede acelerar o la puede ir haciendo más lenta. Lo que distingue a

esta clase de biocatalizadores, es que estos actúan en los seres vivos, cosa de que en

los otros no. Este tipo de catalizadores, actúan en seres vivos, siendo un ser complejo

(pluricelular) o uno sencillo (unicelular). 2”Se definen como proteínas que catalizan las

reacciones metabólicas”. Se dividen en enzimas y vitaminas.

Enzimas, 4se pueden definir con diferentes catalizadores biológicos de reacciones

químicas que se originan en los seres vivos. Todas las enzimas conocidas son proteínas de

alta capacidad de difusión de los organismos en medios líquidos. Con raras excepciones, son

solubles en agua. Son proteínas, pero aparte pueden tener otros componentes no proteínicos,

de tal manera que la enzima se puede diferenciar en dos partes, en la apoenzima que

proporciona la estructura espacial, y en el grupo prostético que viene siendo la parte no

proteica y es lo que desarrolla la reacción catálisis.

Las enzimas tienen propiedades:

I. Las enzimas tienen las mismas propiedades que todas las proteínas (que es la

desnaturalización, solubilidad, amortiguadora del pH, especificad de función y

genética)

II. Tienen un grado de especificad que pueden ser sustrato (grupo funcional) y de

reacción (tipo de reacción), y ambas pueden ser absolutas.

Biocatalizadores

Enzimas

Vitaminas

III. No se puede consumir enzimas durante el proceso de la reacción, por lo tanto

una molécula puede actuar de manera repetida (baja cantidad de enzimas)

5Dada su composición, se pueden distinguir dos tipos de enzimas:

- Holoproteínas, cuyas moléculas son secuencias de aminoácidos. Las proteínas son tan pura

como simples. Son comunes y pueden citar como ejemplo la ribonucleica y la lisozima;

- Heteroproteínas, que consisten en un componente proteico de la naturaleza - apoenzima - y

otras no-proteína (grupo prostético) se llama coenzima. La mayoría de las enzimas tienen una

estructura Heteroproteínas. Tanto la apoenzima y la coenzima, por sí solos, están

inactivas. Tienen que estar unidos por enlaces covalentes con la enzima se activa.

Vitaminas, la denominación de vitamina es erróneo por qué significa “amina esencial

para la vida”, y muchas de estas ni siquiera están formadas por nitrógeno. 3 Las necesidades de

vitaminas son influenciados por muchos factores, la deficiencia de la dieta así que siempre está

asociada con la severidad de los contornos que hacen que su gracia, avitaminosis llamado

odeficiencia de la vitamina.

Hay algunas vitaminas que son indispensables para que determinadas enzimas puedan

actuar, funcionando estas vitaminas como “coenzimas”, que influyen en diversos procesos

metabólicos, y de ahí, se debe a que algunas veces cuando existe una deficiencia de una

vitamina cualquiera, dicha deficiencia origina unas alteraciones en los procesos y por ende en

el organismo, originando anormalidades (enfermedades) en el mismo.

A continuación se muestra una tabla que representa la relación de las vitaminas,

funciones y las enfermedades que se pueden presentar en una deficiencia de la misma.

Las vitaminas se clasifican en dos grupos en solubles en agua o solubles en grasas.

Las que son solubles en agua se les dice “solubles”, estas pueden ser como la vitaminas B1,

B2, B12, entre otras, y las que son solubles en grasas se les dice liposolubles, que pueden ser

la vitamina A, D, E y K, por mencionar algunas.

Conclusión

Podemos concluir con el tema de catalizadores, que un catalizador es una sustancia

química que contribuye en la velocidad en la reacción en la cual es utilizado, pudiéndola

acelerar o decrementar la velocidad en la que esta reacciona, un catalizador solo actúa como

intermediario en la reacción entre los reactivos y los productos, ayuda a obtener el producto,

pero nunca se va a presentar como producto. Existen diversos tipo de catalizadores están los

inorgánicos, organometálicos y los biocatalizadores. Explicación de su acción: las moléculas

que reaccionan se están modificando, aumentando su energía o formando productos

intermedios en las proximidades de la superficie del catalizador.

Fuentes

a) Autor Desconocido, (S.F), “Catalizadores”, Recuperado el 6 de marzo del 2011

URL: http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi99/autos-y-polucion/cataliza.htm

b) Autor Desconocido,(2010), “Que es Catálisis?”, Recuperado el 6 de marzo del 2011

URL:http://cesiq.univalle.edu.co/html/modules.php?name=News&file=article&sid=169

c) Autor Desconocido, (S.F), “Que es un catalizador?”, Recuperado el 8 de marzo de

2011 URL: http://www.misrespuestas.com/que-es-un-catalizador.html

d) Mejia,R. (2010), “Química de los compuestos organometalicos”, Recuperado el 7 de

marzo de 2011 URL: http://www.buenastareas.com/ensayos/Compuestos-

Organometalicos/991887.html

e) Autor Desconocido, (S.F.) “Catalizadores homogéneos de un solo centro active para la

polimerización de olefinas” Recuperado el 7 de marzo del 2011

URL: http://www.iiq.csic.es/grupoorgm/organometalicos.php?item=4&linea=4

f) Autor Desconocido, (S.F) “Biocatalizador” recuperado el 8 de marzo del 2011

URL: http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/biocatalizador

g) Autor Desconocido, (S.F) “Biocatalizadores” recuperado el 5 de marzo del 2011

URL:http://paojeda.net78.net/ap/tema5.pdf

h) Autor desconocido, (S.F.) “CATALIZADORES RALENTIZADORES Y AFINES”

Recuperado el 7 de marzo del 2011 URL:

http://www.buenastareas.com/ensayos/Catalizadores/1015633.html

i) Autor desconocido, (S.F.) “CATALIZADORES” Recuperado el 4 de marzo del 2011

URL: http://www.buenastareas.com/ensayos/Catalizadores/19805.html

Referencias

1. Autor Desconocido, (S.F.) “Catalizadores homogéneos de un solo centro active para la

polimerización de olefinas” Recuperado el 7 de marzo del 2011

URL: http://www.iiq.csic.es/grupoorgm/organometalicos.php?item=4&linea=4

2. Autor Desconocido, (S.F) “Biocatalizadores” Recuperado el 8 de marzo del 2011

URL: http://paojeda.net78.net/ap/tema5.pdf

3. Autor Desconocido, (S.F) “Biocatalizador” recuperado el 8 de marzo del 2011

URL: http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/biocatalizador

4. Autor Desconocido, (S.F) “Biocatalizador” recuperado el 8 de marzo del 2011

URL: http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/biocatalizador

5. Autor Desconocido, (S.F) “Biocatalizador” recuperado el 8 de marzo del 2011

URL: http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/biocatalizador