Antiguo misterio que en realidad no existe en la catálisis
NANOTECNOLOGÍA.
Científica israelí encuentra la clave de un fenómeno hasta ahora inexplicado en la catálisis: el misterio de la insensibilidad de la estructura.
Créditos de las imágenes: Technion spokesperson's office.
La catálisis es responsable del 95% de los procesos químicos industriales y afecta directamente a más de 1/3 del producto interno bruto (PIB) mundial.
¿Pero … qué es la catálisis?
Es el proceso que aumenta la velocidad de una reacción química; “ayudándolo”.
Se logra por medio de un catalizador – un “motor de arranque.
El catalizador no es consumido por la reacción, ni cambiado por ella, y puede seguir “ayudando” indefinidamente (aunque en la práctica los catalizadores pueden desactivarse en segundos o años).
Puede compararse con un casamentero, que une a las parejas.
Muchos catalizadores están formados por nano-partículas sobre un soporte, que puede tener estructuras variadas.
Una partícula más pequeña tiene superficies más irregulares, con picos y valles, y muestra más átomos «sobresaliendo».
Una partícula más grande tendría áreas más planas.
La forma y el tamaño de las nano-partículas deberían afectar su eficacia para catalizar una reacción, dependiendo de si la reacción necesita los picos y valles o las superficies planas.
Excepto que a veces la forma parece no tener absolutamente ningún efecto: no importa si las partículas son grandes o pequeñas, la reacción ocurre a la misma velocidad.
A esto se le llama «insensibilidad estructural».
Es un fenómeno que se observa empíricamente, pero durante mucho tiempo permaneció sin explicación.
Ya se había aceptado teóricamente que no debería existir.
Ahora, la profesora Charlotte Vogt, junto con un equipo internacional de científicos, ha encontrado la respuesta.
Vogt utilizó métodos de caracterización avanzados, incluidos aceleradores de partículas y espectroscopía rápida, para descubrir que las reacciones de hecho solo parecen ser insensibles a la estructura.
En verdad, lo que ocurre es que la nano-partícula catalizadora sufre una rápida reestructuración.
Cambia su forma y muestra no las “superficies planas” esperadas, sino picos y valles, dejando expuestos solo sitios reactivos específicos.
El proceso es tan rápido que sin la tecnología novedosa y el diseño experimental inteligente, no se podría haber observado.
Recientemente se publicó en Nature Communications.
La catálisis juega un papel tan importante en casi todas las industrias.
Por tanto es fácil ver cómo comprender los catalizadores y mejorarlos puede tener un impacto significativo.
Vogt explica: “creo que la clave para un futuro más verde y sostenible radica en mejores catalizadores.
Imaginen, por ejemplo, convertir el CO2 en compuestos útiles.
Suena a ciencia ficción.
La verdad es que este proceso es teóricamente posible, pero aún no es energéticamente eficiente.
En este momento, crearía más contaminación de la que ahorraría.
Sin embargo, si pudiéramos reducir la cantidad de energía requerida, o si pudiéramos sintonizar el catalizador para hacer productos específicos, si pudiéramos encontrar catalizadores que hicieran estas cosas más fáciles, de repente sería factible.
Recuerden, la lluvia ácida solía ser un problema del que hablamos incluso hace dos décadas; y ahora ya no lo hacemos.
Se resolvió utilizando catalizadores.
Sitio Fuente: latamIsrael