¿Hasta cuántas veces puede un catalizador afectar la velocidad de una reacción?

La eficiencia de un catalizador se mide por el número de rotación (TON). TON es el número de veces que una sola molécula catalizadora puede catalizar una reacción.

En enzimología se define por k [math] cat [/ math] (TON) = V [math] max [/ math] / [Enzyme], donde V [math] max [/ math] = max. velocidad de reacción, entonces las unidades son s ^ -1 [matemáticas]. [/ matemáticas] Para algunos valores de enzimas tan altos como k [matemáticas] cat = [/ matemáticas] 500,000 s ^ -1. Entonces cada molécula de enzima cataliza 500,000 de sustrato por segundo. En cuanto a cuánto tiempo puede hacer esto la enzima, depende de las condiciones y las reacciones secundarias. Finalmente, algunas reacciones desactivarán la enzima, por ejemplo. bloqueando covalentemente el sitio activo.

En catálisis heterogénea como Pd sobre carbono, donde la reacción tiene lugar en la superficie del catalizador, TON no puede ser de la misma manera. En este caso, TON se define por TON = (no. De moles de sustrato) / (no. De moles de catalizador). La mayoría de los procesos industriales que involucran catalizadores son órdenes de magnitud menos eficientes (una TON alta típica = 100). Su “vida útil” se acorta con “venenos catalíticos”, por ejemplo, para los catalizadores de Pd-C, el azufre en muchas formas diferentes (tioles, etc.) reduce la TON al recubrir la superficie, haciéndola inaccesible a los sustratos.

Un ejemplo práctico de esto es el envenenamiento de un convertidor catalítico de automóviles por aditivos de plomo o impurezas de azufre en el combustible.

Tal vez sea un poco impreciso con los números aquí, pero esto es lo que uno de mis profesores de Química me dijo una vez:

“Si no hubiera habido jugos biliares en nuestro sistema digestivo, la misma comida que tardó de 4 a 5 horas en digerir tardaría entre 45 y 50 años en ausencia de bilis. “

Los catalizadores ciertamente pueden afectar las reacciones de formas que engañan a nuestra intuición.

Por definición, un catalizador no se utiliza en una reacción … nunca. La mayoría de los catalizadores funcionarán casi para siempre, pero en los casos en que se usan catalizadores sólidos, sus superficies pueden envenenarse por impurezas, por lo que eventualmente deberán renovarse.

Piense en el convertidor catalítico … esto hará su trabajo felizmente por más de 100,000 millas … pero su vida puede ser reducida por las impurezas en la gasolina.

Depende de otros factores, como la temperatura.