Organometálicos 7/7

Marcelo Avena

1 Nov 202021:36

Summary

TLDREl script proporciona una introducción a los organometálicos y su uso en la catálisis, repasando conceptos básicos como la energía de activación y los mecanismos catalizados. Se enfatiza la importancia de los metales del bloque de transición en la formación de complejos labiles y su versatilidad en reacciones. Se describen ejemplos de catálisis homogénea y heterogénea, destacando procesos industriales como la síntesis de ácido acético con catalizadores orgánicos de metales y la hidrogenación de alquenos. Además, se mencionan casos de polimerización y la utilización de nanopartículas metálicas en catálisis heterogénea, subrayando la eficiencia y la reducción de costes en procesos industriales.

Takeaways

🔬 Los organometálicos son importantes en la catálisis, donde se utilizan metales del bloque de transición para formar complejos que participan en reacciones químicas.
🔄 La catálisis puede ser homogénea o heterogénea, dependiendo de si el catalizador está en la misma fase que los reactivos o en una fase distinta.
🔧 Los catalizadores pueden acelerar reacciones químicas, reduciendo la energía de activación y permitiendo que ocurran más rápidamente.
📈 La gráfica de energía libre muestra la relación entre la energía de los reactivos, los productos y la energía de activación en reacciones catalizadas y no catalizadas.
🌡 La catálisis homogénea es más selectiva y permite un mejor control de variables como la concentración y la temperatura.
💡 Los metales del bloque de transición son buenos catalizadores debido a su capacidad para formar complejos con ligandos inorgánicos y orgánicos.
🛠️ Los catalizadores biológicos, como las hidrogenasas y reductasas, funcionan eficientemente debido a su baja energía de activación en ambas direcciones de la reacción.
🧪 La síntesis de ácido acético de Monsanto es un ejemplo de catálisis homogénea que involucra un órgano metálico de rhodium y reacciones como inserción y migración de metilo.
🚀 La hidrogenación de alquenos es una reacción común en la industria, donde se utiliza hidrógeno para convertir dobles enlaces en simples, y se puede catalizar con compuestos de metales como el catalizador de Wilkinson.
🔗 La polimerización de alquenos es otra aplicación de la catálisis, donde se usan catalizadores sólidos para formar cadenas de polímero a partir de monómeros.
🌟 Los metales como el platino, paladio y oro son muy utilizados en catálisis heterogénea, donde se soportan en otros sólidos para maximizar la superficie de reacción.

Q & A

¿Qué es la catálisis y cómo funciona en términos de energía de activación?
-La catálisis es el proceso que acelera una reacción química sin ser consumido por ella. Un catalizador trabaja reduciendo la energía de activación, es decir, la energía mínima requerida para que una reacción ocurra. Esto permite que la reacción avance a una velocidad más rápida y con una energía más baja.
¿Por qué es importante que un catalizador no forme compuestos muy estables con los reactivos o intermediarios?
-Un catalizador no debe formar compuestos muy estables con los reactivos o intermediarios porque esto podría conducir a la formación de un producto no deseado o ralentizar el proceso catalítico. El catalizador debe ser capaz de interactuar con los reactivos para formar productos deseados y luego ser liberado para continuar el ciclo catalítico.
¿Cuáles son algunas de las ventajas de utilizar catalizadores biológicos como en las reacciones de hidrólisis o reductasa?
-Los catalizadores biológicos, como las enzimas, tienen la ventaja de ser altamente selectivos y eficientes. Funcionan con energías de activación bajas, lo que permite que las reacciones ocurran rápidamente y en condiciones ambientales. Además, son capaces de operar en un sentido y en el otro, dependiendo de las condiciones.
¿Por qué los metales del bloque de transición son buenos catalizadores en procesos catalíticos?
-Los metales del bloque de transición son buenos catalizadores porque forman complejos labiles que pueden sustituir sus ligandos rápidamente, lo que es esencial para una alta actividad catalítica. Además, estos compuestos tienen una buena capacidad para coordinarse con una variedad de ligandos, tanto inorgánicos como orgánicos.
¿Qué son los órganometálicos y cómo se relacionan con los catalizadores utilizados en la síntesis de ácido acético Monsanto?
-Los órganometálicos son compuestos químicos que contienen átomos de metal unidos a átomos de carbono. En la síntesis de ácido acético Monsanto, se utiliza un catalizador que es un órganometálico de rodium, que participa en la reacción a través de una serie de pasos que incluyen la adición oxidativa, migración de metilo, inserción de metilo y eliminación reductiva.
¿Qué es la síntesis de ácido acético Monsanto y cómo se realiza industrialmente?
-La síntesis de ácido acético Monsanto, también conocida como carbonilación del metanol, es un proceso industrial que reacciona metanol con monóxido de carbono para producir ácido acético. Este proceso se realiza con un catalizador de órganometálico de rodium y genera ácido acético glacial con un 99% de pureza.
¿Cuáles son las dos formas principales de clasificar la catálisis y cómo se diferencian?
-Las dos formas principales de clasificar la catálisis son la catálisis homogénea y la catálisis heterogénea. En la catálisis homogénea, los catalizadores se encuentran en la misma fase que los reactivos, generalmente en una solución. En la catálisis heterogénea, los catalizadores se encuentran en una fase distinta a la de los reactivos y productos, usualmente en forma sólida.
¿Qué es el catalizador de Wilkinson y cómo se utiliza en la hidrogenación de alquenos?
-El catalizador de Wilkinson es un compuesto de rodium que contiene fenilfosfina y cloruro como ligandos. Se utiliza en la hidrogenación de alquenos para añadir hidrógeno a un doble enlace, formando un enlace simple. Este catalizador ha permitido realizar estas reacciones a presiones y temperaturas más bajas que en procesos no catalizados.
¿Cómo se realiza la polimerización de alquenos utilizando catalizadores heterogéneos?
-La polimerización de alquenos utilizando catalizadores heterogéneos, como el catalizador de Ziegler-Natta, es un proceso en el que el catalizador, que es una sustancia sólida, se absorte en la superficie y facilita la inserción de metilo para formar enlaces en una cadena que se va alargando, formando así un polímero.
¿Qué es la hidrogenación heterogénea y cómo se realiza?
-La hidrogenación heterogénea es un tipo de reacción en la que el catalizador se encuentra en una fase distinta a la de los reactivos. Se realiza sobre la superficie de un sólido, generalmente un metal, donde las moléculas de hidrógeno y el alqueno se absorben y difunden, reaccionando para formar el producto.