HUMOR CIENTÍFICO

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martes, 3 de marzo de 2015

¿CÓMO CATALIZAN LOS CATALIZADORES?

   Tengo este año en primero de bachillerato un chico  diferente.  Es muy buen alumno: trabajador, respetuoso, responsable e inteligente. También es algo peculiar, pero ni más ni menos que el resto de los mortales. Me parece  que mis alumnos piensan de mí que yo también soy un profe particular: no veo a mis compañeros haciendo esas payasadas que alguna vez hago en clase para tratar de mostrar algún concepto o llamar la atención de la peña;  ni creo que muchos de ellos sean fans de Marvel y  guarden como oro en paño el número uno de cómics Vértice de los cuatro fantásticos o la patrulla X.

    Su pensamiento es de lo mas diferente. Intenta abarcar todo el bosque del conocimiento y comprender algo es, para él,  entender hasta la última brizna de hierba que hay en el bosque; lo que , a veces, le impide ver la altitud de los árboles…... Y  también volver loco a su profesor.
   Pero yo creo que puede ser capaz de ver cosas que yo nunca logré ver  a su edad. Si, algunas de sus preguntas me suenan como mías propias a esa edad, pero hay otras que ni por asomo.      Supongo que Einstein también hacia ese tipo de preguntas que sacaban de quicio a sus profesores , hasta el punto de considerarle un mal alumno que no llegaría a nada (los pobres).
    Por eso este artículo sobre catalizadores, cuyo mecanismo general él entiende perfectamente…. pero que necesita desesperadamente conocer con mayor profundidad
   La teoría nos dice que una reacción ocurre cuando las moléculas de los reactivos chocan entre sí. En ese momento, la energía cinética (de movimiento) de las moléculas se invierte en aumentar la energía potencial (de los enlaces entre sus átomos, que se van rompiendo). Al mismo tiempo, en el instante del choque, empiezan a formarse enlaces diferentes entre los átomos; lo que se traduce en un reordenamiento de los átomos, lo que conducirá a las moléculas de los productos y a una disminución de la energía potencial.
      Si pudiéramos hacer una foto instantánea, veríamos una extraña molécula con unos enlaces rompiéndose y otros formándose (pero ninguno roto o formado en su totalidad). Esa extraña molécula tiene una energía potencial mayor que la de reactivos o productos: efectivamente la ganancia de energía potencial al romperse los enlaces es mayor que la energía perdida al irse formando los otros enlaces.         
    Realmente, si fuéramos capaces de tomar muchas fotos con una diferencia de tiempo muy, muy  corta, tendríamos una serie de extrañas moléculas cada una con los enlaces de los reactivos un poquito más rotos y con los enlaces de los productos un poquito mas formados que la anterior. De todas ellas, la que tiene mayor energía potencial se llama complejo activado, y la diferencia de energía potencial entre ella y los reactivos, es la cantidad de energía cinética que debe invertirse en energía potencial para que ocurra la reacción o energía de activación.
  Y como es lógico, a mayor energía de activación menos moléculas reaccionan ( ya que hace falta que tengan mas energía cinética en el choque)  y la reacción es mas lenta.

  Pues bien, un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química sin variar ningún otro parámetro de la reacción: energía puesta en juego, reactivos , productos, rendimiento..ect.
  ¿Cómo lo hace.  Disminuyendo la energía de activación y formando un complejo activado diferente, de menor energía potencial. Y esto lo hace variando el mecanismo de la reacción y siendo él mismo un reactivo y un producto de la reacción, de manera que globalmente la reacción es la misma que la original.... pero mas veloz.
     Así el agua oxigenada se descompone en agua y oxígeno con lentitud, pero si añadimos ion yoduro la descomposición es más rápida. Observad la secuencia
(1)      H2O2 + I-   da IO- + H2O
(2)      IO- + H2O2  da H2O +I- + O2

Si sumáis las reacciones os da la global de descomposición del agua oxigenada y las especies I- e IO- se producen y se consumen, con lo que no interviene en nada mas. Pero el complejo activado de la reacción (1) tiene menor  energía de activación, con lo que muchas mas moléculas de agua oxigenada pueden descomponerse a través de este conjunto de reacciones.
En el caso de los catalizadores orgánicos, los enzimas, el efecto es increíblemente potente, ya que se suman varios factores que aumentan la velocidad de la reacción:  el enzima es una molécula muy grande con un sitio muy especifico al que se “fijan” las moléculas de los reactivos, lo que provoca una mayor concentración de los mismos (favoreciendo mas choques); una mayor alineación de los reactivos, que chocan de la forma adecuada para reorganizarse en productos, y un debilitamiento rápido de los enlaces de reactivos por formación de enlaces (muchos de ellos por puentes de hidrógeno) con distintos átomos o grupos de átomos del enzima, que conducen a un complejo activado de muy poca energía de activación.
    Así la descomposición enzimática del agua oxigenada transcurre 1.000.000.000 de veces mas rápida que la reacción normal.
 En el caso de los catalizadores sólidos los gases se absorben sobre ellos, lo que provoca un aumento de la energía potencial que los acerca a la energía de activación y disminuye la energía cinética que deben tener las moléculas para reaccionar.

¡Uf, que difícil es escribir buscando ser muy riguroso sin aburrir al personal!. Espero haberlo conseguido.