Tengo este año en primero de
bachillerato un chico diferente. Es muy buen alumno: trabajador, respetuoso,
responsable e inteligente. También es algo peculiar, pero ni más ni menos que el resto de los mortales. Me parece que
mis alumnos piensan de mí que yo también soy un profe particular: no veo a mis compañeros
haciendo esas payasadas que alguna vez hago en clase para tratar de mostrar algún
concepto o llamar la atención de la peña;
ni creo que muchos de ellos sean fans de Marvel y guarden como oro en paño el número uno de
cómics Vértice de los cuatro fantásticos o la patrulla X.
Su pensamiento es de lo mas diferente. Intenta
abarcar todo el bosque del conocimiento y comprender algo es, para él, entender
hasta la última brizna de hierba que hay en el bosque; lo que , a veces, le impide
ver la altitud de los árboles…... Y también volver loco a su profesor.
Pero yo creo que puede ser capaz de ver cosas que yo nunca logré ver a su edad. Si, algunas de sus preguntas me suenan como mías propias a esa
edad, pero hay otras que ni por asomo. Supongo que Einstein también hacia ese tipo de
preguntas que sacaban de quicio a sus profesores , hasta el punto de considerarle
un mal alumno que no llegaría a nada (los pobres).
Por eso este artículo sobre
catalizadores, cuyo mecanismo general él entiende perfectamente…. pero que
necesita desesperadamente conocer con
mayor profundidad
La teoría nos dice que una reacción ocurre
cuando las moléculas de los reactivos chocan entre sí. En ese momento, la
energía cinética (de movimiento) de las moléculas se invierte en aumentar la energía
potencial (de los enlaces entre sus átomos, que se van rompiendo). Al mismo
tiempo, en el instante del choque, empiezan a formarse enlaces diferentes entre
los átomos; lo que se traduce en un reordenamiento de los átomos, lo que conducirá a las moléculas de los productos y a una disminución de la energía potencial.
Si pudiéramos
hacer una foto instantánea, veríamos una extraña molécula con unos enlaces rompiéndose
y otros formándose (pero ninguno roto o formado en su totalidad). Esa extraña
molécula tiene una energía potencial mayor que la de reactivos o productos: efectivamente
la ganancia de energía potencial al romperse los enlaces es mayor que la
energía perdida al irse formando los otros enlaces.
Realmente, si fuéramos capaces de tomar muchas fotos con una diferencia de tiempo muy, muy corta, tendríamos una serie de extrañas moléculas cada una con los enlaces de los reactivos un poquito más rotos y con los enlaces de los productos un poquito mas formados que la anterior. De todas ellas, la que tiene mayor energía potencial se llama complejo activado, y la diferencia de energía potencial entre ella y los reactivos, es la cantidad de energía cinética que debe invertirse en energía potencial para que ocurra la reacción o energía de activación.
Realmente, si fuéramos capaces de tomar muchas fotos con una diferencia de tiempo muy, muy corta, tendríamos una serie de extrañas moléculas cada una con los enlaces de los reactivos un poquito más rotos y con los enlaces de los productos un poquito mas formados que la anterior. De todas ellas, la que tiene mayor energía potencial se llama complejo activado, y la diferencia de energía potencial entre ella y los reactivos, es la cantidad de energía cinética que debe invertirse en energía potencial para que ocurra la reacción o energía de activación.
Y como es lógico, a mayor energía de activación menos moléculas
reaccionan ( ya que hace falta que tengan mas energía cinética en el choque) y la reacción es mas lenta.
Pues bien, un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de
una reacción química sin variar ningún otro parámetro de la reacción: energía puesta
en juego, reactivos , productos, rendimiento..ect.
¿Cómo lo hace. Disminuyendo la energía
de activación y formando un complejo activado diferente, de menor energía
potencial. Y esto lo hace variando el mecanismo de la reacción y siendo él
mismo un reactivo y un producto de la reacción, de manera que globalmente la
reacción es la misma que la original.... pero mas veloz.
Así el agua oxigenada se descompone en
agua y oxígeno con lentitud, pero si añadimos ion yoduro la descomposición es más
rápida. Observad la secuencia
(1)
H2O2
+ I- da IO- + H2O
(2)
IO-
+ H2O2 da H2O
+I- + O2
Si sumáis las reacciones os da la global
de descomposición del agua oxigenada y las especies I- e IO- se producen y se consumen,
con lo que no interviene en nada mas. Pero el complejo activado de la reacción
(1) tiene menor energía de activación,
con lo que muchas mas moléculas de agua oxigenada pueden descomponerse a través
de este conjunto de reacciones.
En el caso de los catalizadores
orgánicos, los enzimas, el efecto es increíblemente potente, ya que se suman
varios factores que aumentan la velocidad de la reacción: el enzima es una molécula muy grande con un
sitio muy especifico al que se “fijan” las moléculas de los reactivos, lo que
provoca una mayor concentración de los mismos (favoreciendo mas choques); una
mayor alineación de los reactivos, que chocan de la forma adecuada para reorganizarse
en productos, y un debilitamiento rápido de los enlaces de reactivos por
formación de enlaces (muchos de ellos por puentes de hidrógeno) con distintos
átomos o grupos de átomos del enzima, que conducen a un complejo activado de muy
poca energía de activación.
Así la descomposición enzimática del
agua oxigenada transcurre 1.000.000.000 de veces mas rápida que la reacción normal.
En el caso de los catalizadores sólidos los
gases se absorben sobre ellos, lo que provoca un aumento de la energía
potencial que los acerca a la energía de activación y disminuye la energía cinética
que deben tener las moléculas para reaccionar.
¡Uf, que difícil es escribir buscando
ser muy riguroso sin aburrir al personal!. Espero haberlo conseguido.
Muchas gracias por su esfuerzo y su dedicación. No sólo por todas las entradas publicadas que responden a nuestras insondables preguntas, sino también por sus payasadas que despiertan interés y motivación en el alumnado y, sobre todo, su entrega diaria como profesor. Aunque ya no sólo como un simple profesor, sino como una persona que se preocupa de las personas con las que trata.
ResponderEliminarAhora comprendí mucho mejor la catálisis. La indagación en aquello que se da por comprendido te hace ver en la ignorancia en la que te encontrabas. Ya lo decía Sócrates ‘’Solo sé que no sé nada’’.
Enhorabuena por su blog,
Un alumno algo peculiar, pero ni más ni menos que el resto de los mortales