Catálisis – homogénea, heterogénea y autocatálisis
QuímicaCinética y equilibrioEdades 15–16Laboratorio virtual
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Cinco vistas de cómo actúan los catalizadores: adsorción, debilitamiento de enlaces y desorción sobre hierro (proceso Haber) y el ciclo redox del V₂O₅ (proceso de contacto) con envenenamiento del catalizador; catálisis de S₂O₈²⁻ + 2I⁻ por Fe²⁺/Fe³⁺; autocatálisis por Mn²⁺ en la reacción MnO₄⁻/C₂O₄²⁻ con su curva velocidad–tiempo; un banco que descompone H₂O₂ con Fe³⁺, MnO₂, platino o catalasa y recupera el catalizador sólido; y diagramas de energía de las rutas con y sin catalizador.
Lección: Catalizadores: catálisis homogénea, heterogénea y enzimática; autocatálisis
Qué muestra
Un catalizador acelera una reacción porque ofrece otra ruta con menor energía de activación, y al final queda químicamente inalterado. Un catalizador heterogéneo está en otra fase que los reactivos: los gases se adsorben en una superficie sólida, sus enlaces se debilitan, se forman enlaces nuevos y los productos se desorben; los venenos bloquean los centros activos. Un catalizador homogéneo está en la misma fase y a menudo actúa cambiando su estado de oxidación, como el par Fe²⁺/Fe³⁺. En la autocatálisis un producto es el catalizador, así que la reacción se acelera a medida que avanza. Las enzimas, como la catalasa, son catalizadores biológicos.
Cómo usarla
En Superficie, elige la Superficie catalítica, pulsa Iniciar y sigue el centro marcado a través de los pasos; sube Centros envenenados y compara la velocidad. En Disolución, prueba Sin catalizador, Fe²⁺ y Fe³⁺. En Autocatálisis, trabaja a 60 °C y luego marca Añadir Mn²⁺ al inicio. En Banco de H₂O₂, elige un Catalizador, inicia y pulsa Filtrar, secar y pesar el catalizador. En Diagramas de energía, elige una Reacción.
Parámetros que puedes cambiar
- Vista Superficie, Disolución, Autocatálisis, Banco de H₂O₂, Diagramas de energía
- Superficie catalítica Hierro (proceso Haber), V₂O₅ (proceso de contacto)
- Centros envenenados 0–100 %
- Catalizador añadido (disolución) Sin catalizador, Fe²⁺, Fe³⁺
- Temperatura (autocatálisis) 20–80 °C
- Añadir Mn²⁺ al inicio
- Catalizador (banco de H₂O₂) Sin catalizador, Disolución de Fe³⁺ (homogéneo), MnO₂ en polvo (heterogéneo), Malla de platino (heterogéneo), Hígado (catalasa, enzima), Papa (catalasa, enzima)
- Concentración de H₂O₂ 0,1–0,8 mol/L
- Hervir antes el hígado o la papa
- Reacción (diagramas de energía) Descomposición del H₂O₂, Proceso Haber (hierro), Proceso de contacto (V₂O₅), S₂O₈²⁻ + I⁻ (Fe²⁺/Fe³⁺)
- Mostrar la ruta catalizada
Preguntas para explorar
- ¿Por qué un catalizador no cambia ΔH ni la posición del equilibrio?
- ¿Por qué tanto Fe²⁺ como Fe³⁺ pueden catalizar la reacción entre S₂O₈²⁻ e I⁻?
- ¿Por qué la reacción entre MnO₄⁻ y C₂O₄²⁻ empieza lenta y luego se acelera?
