LA CATALISI NELL’ INDUSTRIA

La  stragrande maggioranza dei prodotti dell’industria chimica deriva da processi che fanno uso di catalizzatori. Fu Berzelius il primo ad intuire l’esistenza di sostanze in grado di influire sulla velocità di certe reazioni chimiche, ma bisognerà aspettare ancora molti anni  per una definizione ufficiale di catalizzatore ( “sostanza che altera la velocità di reazione senza comparire tra i prodotti finali”) e soprattutto per una piena comprensione dei meccanismi alla base del loro funzionamento.

Ci troviamo di fronte a sostanze, o più spesso a miscele di sostanze , che agiscono solo sulla cinetica della reazione, non sugli aspetti termodinamici. L’uso di un catalizzatore permette un aumento del valore della costante cinetica di reazione: ricordandone la definizione di Arrhenius K= A exp(-Eatt/RT) , possiamo evidentemente affermare che un catalizzatore può aumentare il valore della costante o abbassando l’energia di attivazione (Ea) del processo oppure, meno di frequente, aumentando il valore di A, fattore preesponenziale.

Più precisamente, l’influenza del catalizzatore sulle grandezze che compaiono nell’equazione di Arrhenius si ottiene attraverso la sostituzione del meccanismo  di una data reazione non catalizzata con una serie di steps che presentano un’energia di attivazione notevolmente inferiore.

Quindi la catalisi permette la selezione di un conveniente cammino di reazione. A proposito di selezione, un altro aspetto importante nei catalizzatori è la selettività, cioè la capacità di indirizzare la reazione verso un dato prodotto a sfavore di altri, quando da un dato reagente è possibile l’ottenimento di una miscela di prodotti.

Potremmo servirci della catalisi per evitare la formazione di certi indesiderati prodotti.

uno dei tantissimi catalizzatori solidi
Ossido di zinco.

Oltre alla selettività, l‘attività è l’altra caratteristica  chiave di un catalizzatore: si tratta della tendenza ad aumentare la velocità di reazione. Generalmente però elevata attività significa bassa selettività e viceversa, quindi bisogna fare scelte di compromesso a seconda degli obiettivi.

 

Chimitutor -03 Maggio 2017