JC Bayon Primer Version

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Slide1: J. Carles Bayón Universitat Autònoma de Barcelona joancarles.bayon@uab.es CATÁLISIS EN LA INDUSTRIA QUÍMICA Y EN LA VIDA COTIDIANA Procesos catalíticos homogéneos y heterogéneos de relevancia industrial

Slide2: ESTRUCTURA DE LA PRESENTACIÓN Definiciones y conceptos importantes Aplicaciones visibles de la catálisis Perspectiva histórica

Slide3: La catálisis química es una ciencia central en una sociedad tecnológicamente avanzada Más del 80% de los productos químicos manufacturados requieren por los menos una etapa catalítica (es decir, emplean al menos un catalizador) La investigación en catálisis es indispensable para el desarrollo sostenible del planeta CATALISIS QUÍMICA

Slide4: Energía y petroquímica Catálisis:

Slide5: Abonos y agroquímicos Catálisis:

Slide6: Catálisis: Tratamiento de residuos y contaminates

Slide7: Polímeros Catálisis:

Slide8: Detergentes Catálisis:

Slide9: Cosméticos Catálisis:

Slide10: Fármacos Catálisis:

Slide11: Ludwig Mond (1839-1909)

Slide12: Paul Sabatier 1854-1941

Slide13: Catálisis es una habilidad de las substancias para exaltar, por mero contacto, la afinidad latente de los reactivos para producir una reacción, que de otra forma no tendría lugar Jakob Berzelius (1835) DEFINICIÓN: Catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad con la que una reacción alcanza el equilibrio, sin consumirse esencialmente en esta reacción Wilhem Ostwald (1895)

Slide14: H2C=CH2 + H2 H3C- CH3 Reacción no catalizada

Slide15: H2C=CH2 + H2 H3C- CH3 + Ni Reacción catalizada

Slide16: Catalizada versus no catalizada

Slide17: ABONOS 1/2 N2 + 3/2 H2 NH3 H= - 309 kJ·mol-1 1909

Slide18: ABONOS

Slide19: ABONOS Proceso industrial en 1908

Slide20: ABONOS Premio Nobel 1931 Catalizador: 90% Fe() y promotores (K2O, Al2O3, MgO, SiO2) 400ºC 200 bar Premio Nobel 1918

Slide21: ABONOS

Slide22: MOTOR DE COMBUSTION Convertidor catalítico

Slide23: Fotocatálisis sobre TiO2 Purificación de aguas residuales con baja concentración de contaminantes

Slide24: APLICACIONES ACTUALES Hidrogenación de las olefinas de la nafta Obtención de margarinas

Slide27: Catalizador homogéneo es el que se encuentra en la misma fase (normalmente en disolución) que los reactivos Catalizador heterogéneo es el que se encuentra en una fase distinta a la de los reactivos. Normalmente el catalizador es sólido y los reactivos son gases o líquidos DEFINICIÓN:

Slide28: ivermictina

Slide29: Selectividad (en un producto) es el cociente entre los moles de producto obtenidos y los moles de reactivo consumidos DEFINICIÓN:

Slide30: SELECTIVIDAD: A + catalizador

Slide32: Catalizador heterogéneo Catalizador homogéneo

Slide33: El papel de los ligandos Selectividad 80% Selectividad 95%

Slide34: El papel de los ligandos Control del Mw, copolimerización Exxon, Dow, etc 1990- Polipropileno isotáctico

Slide35: W.S. Knowles R. Noyori Premio Nobel 2001 K.B. Sharpless Catálisis asimétrica El papel de los ligandos

Slide36: DEFINICIÓN: Objeto quiral: No contiene un eje impropio de simetría ( no tiene plano de simetría)

Slide37: Productos enantioméricamente puros Fármacos 100 más vendidos en 1994 50 quirales

Slide38: Síntesis de la LEVODOPA L-DOPA (Monsanto) tratamiento sintomático de la enfermedad de Parkinson

Slide39: Selectividad de un catalizador (en un producto) es el cociente entre los moles de producto obtenidos y los moles de reactivo consumidos DEFINICIÓN:

Slide40: ECONOMÍA ATÓMICA

Slide41: EL PROBLEMA DE LOS RESIDUOS

Slide42: EL PROBLEMA DE LOS RESIDUOS

Slide43: ECONOMÍA ATÓMICA EN FARMACOS

Slide44: CATÁLISIS EN ACCIÓN: fibras, botellas envoltorio, etc

Slide45: ZSM-5 Catalizador heterogéneo selectivo Patente US 1972 Nan[AlnSi96-nO192] ~ 16 H2O (n < 27) Características: Carácter de ácido fuerte

Slide46: Producción mundial: 1980 2.7 millones de Tm 1990 3.5 millones de Tm Proceso Amoco (oxidación p-xileno a diácido)

Slide47: Electrocatálisis (oxidación tolueno a benzaldehído)

Slide48: Proyecto CUTE (Clean Urban Tranport for Europe)

Slide49: E= 0.7 V

Slide50: COCHE: un problema más complicado Catalizadores: óxidos mixtos de Cu, Zn, Al etc