¿Qué es un catalizador homogéneo?

En química, un catalizador es una sustancia que se agrega para acelerar la velocidad de una reacción sin ser consumida en el proceso. El catalizador a menudo se agrega en una pequeña cantidad en comparación con los reactivos y podría reutilizarse secuencialmente en lotes futuros. Un catalizador homogéneo es uno que forma parte de la misma fase que los reactivos, ya sean sólidos, líquidos o gaseosos, durante la reacción. A menudo, los componentes son de diferentes fases en estado puro pero se disuelven en un disolvente común. Según esta definición, incluso un gas que reacciona con un líquido en presencia de un catalizador normalmente sólido es homogéneo si los tres se disuelven en el momento.

La mayoría de la catálisis industrial emplea catalizadores heterogéneos. En la catálisis heterogénea, hay dos o más fases en la reacción, y con frecuencia involucra un componente líquido o gaseoso expuesto a un componente catalítico sólido unido a un sustrato portador por conveniencia y para evitar pérdidas. Esto podría deberse a que el catalizador es costoso, incluido un componente de metal precioso. Para aumentar la eficiencia, el área superficial puede maximizarse con el catalizador dividiéndose muy finalmente. Un ejemplo es el convertidor catalítico que se encuentra en la mayoría de los automóviles.

El uso de un catalizador homogéneo en química compleja es de especial interés, en parte debido a los nuevos usos de los complejos organometálicos. Las primeras aplicaciones de compuestos de organomagnesio y organolitio fueron en gran medida como ingredientes de reacción, más que como catalizadores. Tales compuestos eran inestables; su uso requería disolverlos en solventes peligrosos como éter o tetrahidrofurano (THF). La combinación de estos con otros reactivos líquidos colocó esas reacciones, por definición, en la categoría homogénea.

Hoy en día, se conocen muchos más compuestos organometálicos. Algunos de ellos se pueden colocar en la categoría de un catalizador homogéneo. A menudo son más estables y más fáciles de manejar. Este tipo de compuesto ofrece un alcance más amplio de usos y a menudo se usa como catalizador homogéneo, en lugar de como reactivo.

Algunos de los nuevos reactivos son útiles en las reacciones de polimerización. Otros son muy adecuados para la fabricación farmacéutica debido a su capacidad para impartir quiralidad. Esto se refiere a la capacidad de controlar el diseño estructural tan de cerca que la luz polarizada gira solo en una dirección.

Una aplicación más notable es el intento de imitar el mundo vegetal mediante la fotosíntesis artificial. Esto no debe confundirse con otro uso del término: la división del agua en hidrógeno para la producción de combustible. Más bien, la fotosíntesis artificial en este caso se refiere a la conversión de dióxido de carbono y agua en carbohidratos y oxígeno. Durante algunos años, los catalizadores organometálicos se han estudiado teniendo en cuenta la fotosíntesis artificial.