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Catálisis heterogénea

Mecanismos para procesos catalíticos heterogéneos.

En el trabajo cinético buscamos formular una descripción a nivel molecular que reproduzca una expresión de velocidad determinada experimentalmente, siempre en función de cantidades macroscópicas tales como las presiones parciales o concentraciones de los reactivos involucrados. Es necesario distinguir entre la expresión de velocidad real y la aparente. La expresión de velocidad real es aquella expresada en función de concentraciones superficiales, mientras que la aparente está en función de presiones parciales (dado que las no podemos medir concentraciones superficiales, convendría que el lector se preguntara cuál es la "realidad" o utilidad de una expresión en función de cantidades no-medibles).

Hay que recordar que todas las superficies reales contienen imperfecciones: escalones, terrazas, dislocaciones, grietas y resquebrajaduras, las cuales exponen superficies con diferentes actividades catalíticas.  Estas diferentes superficies dan origen a diferentes calores de adsorción que pueden variar o no con el recubrimiento.  También afectan la movilidad de una partícula sobre la superficie, lo cual afecta su probabilidad de sufrir colisiones que conduzcan a una reacción química.  Esto hace imposible un tratamiento matemático completo de la actividad de un catalizador.  Por lo tanto, recurrimos a suposiciones algo drásticas:

Comúnmente se consideran dos mecanismos: En el mecanismo de Langmuir-Hinshelwood, se supone que dos especies, A y B, se adsorben sobre la superficie del catalizador. Hasta entonces, gracias a las colisiones de las partículas adsorbidas, se dará la reacción. De este modo, la expresión de velocidad posee la siguiente forma:
A + B ---> C, dC/dt = k(theta)A(theta)B

para obtener la ecuación de velocidad en función de las presiones parciales, necesitamos sustituir las isotermas de adsorción en lugar de las coberturas. Cabe aclarar que si suponemos que tanto A como B, individualmente, siguen la isoterma de Langmuir, a la hora de sustituir necesitamos utilizar la ecuación de Langmuir en su forma de adsorción competitiva:

(theta)i = (KiPi/(1 + (sumatoria)KnPn))

AÑADIR MECANISMO DE ELEY-RIDEAL



Ejercicio: Deducir la forma competitiva de la isoterma de adsorción de Langmuir

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Ultima actualización de esta página: 22 de septiembre de 1999

Encargado de la página: Dr. Víctor Manuel Rosas García.
e-mail:vrosas@ccr.dsi.uanl.mx
Facultad de Ciencias Químicas
Universidad Autónoma de Nuevo León
San Nicolás de los Garza, NL, México.