Catalizadores. II.

En esta entrada hablaré un poco de los procesos catalíticos más especializados, y otras cosas que usamos día a día gracias a estas sustancias. :).

Anteriormente habíamos hablado de los catalizadores como esas sustancias que ayudaban a hacer los procesos de manera más rápida y eficiente, ese extra para hacer que la magia ocurriera. Dije también que los catalizadores son sustancias, pero no siempre es así: a veces puede ser una corriente eléctrica, una chispa, un poco de luz. Muchas cosas pueden llegar a generar ese extra de energía que necesita una reacción para ocurrir más fácilmente; sin embargo, es en el caso de las sustancias donde no se pierden las sustancias catalíticas: si se coloca platino en presencia de hidrógeno y oxígeno, se obtiene el agua y se recupera el platino (descubierto por Faraday). En cambio, si se coloca una chispa en presencia de hidrógeno y oxígeno, se obtiene el agua y la chispa se consumió. Es importante aclarar que la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno es lenta, y que sin un catalizador nos tardaríamos un googol de años.

Alrededor de 1830, un fisiólogo francés, Anselme Payen, aisló un material de la malta que aceleraba la conversión del almidón a la azúcar, y le llamó “diastasa”, mientras que en 1857, Louis Pasteur sugirió que la fermentación del ácido láctico era causada por un microorganismo, al que llamó “fermento”. ¿Y esto qué tiene que ver?. Pues son los ejemplos de los primeros catalizadores orgánicos que se descubrieron: en 1897 Edward Buchner, un bioquímico alemán, aisló los catalizadores de ambas sustancias, y observó que ambas eran la misma sustancia, y que ésta era una molécula química y no un microorganismo. Se le dio el término de enzima.

La estructura de una enzima es, grosso modo, aminoácidos unidos por otras cadenas. Su belleza radica en que aumenta la rapidez de reacciones complejas y de vital importancia en el cuerpo humano, pues hace que reacciones ocurran a temperatura humana, en la que normalmente serían muy lentas.

Un ejemplo de una enzima es el citocromo, que ayuda al sistema respiratorio al catalizar la combinación del oxígeno con el hidrógeno en las células. Otras enzimas facilitan la conversión de comida en energía, lo que permite que pueda ocurrir una amplia gama de funciones biológicas.

 “Las enzimas están en cada célula en tu cuerpo, en cada rincón de esa célula. Las enzimas se usan en el núcleo de cada célula para la replicación, para hacer proteínas, lípidos, membranas celulares…. Todo.”

 Como pueden observar, las estructuras son grandes. Esto se debe a que deben presentar cierto tipo de interacciones intermoleculares para fungir como catalizadores, y pueden llegar a tener masas atómicas hasta de un millón de gramos por mol. Sin embargo, se debe hacer notar que una enzima no reacciona por todos lados, sino por un sólo lugar, el cual se conoce como el sitio activo de la enzima. La molecula reaccionante llega y se “pucha” en ese sitio, ocurre la reacción, y la molécula producto sale. Limpio y sencillo (:. Espero que algún biólogo profundice en est¡o.

¡Más datos! Cada automóvil que ven depende de un motor de combustión interna, ¿cierto?. Pues bien, estos motores producían desechos extremadamente tóxicos; tanto, que en 1970, en E.U., el gobierno propuso la adopción de convertidores catalíticos en los autos, con el fin de minimizar el daño a la atmósfera. ¿Qué es lo que ocurre ahí? Se plantean las siguientes oxidaciones para un convertidos catalítico estándar:

2 CO + O2 → 2 CO2

4 CXHy + (4x + y)O2 → 4x CO2 + 2y H2O

2 NO + 2 CO → N2 + CO2

Como pueden observar, el chiste de un convertidor catalítico es almacenar oxígeno para hacerlo reaccionar con los desechos tóxicos del auto y volverlos menos tóxicos para el ambiente, o bien, hacer reaccionar los gases tóxicos entre ellos para obtener productos menos dañinos.
Dejaré el problema de la capa de ozono para la siguiente entrada, y me gustaría que me dijeran, si es que alguien me lee, de qué le gustaría que hablara en mi siguiente entrada. Espero críticas. Gracias. Cierro con un dato más: Una de las lecciones de la química, o de cualquier otra ciencia, es que hay pocas cosas que un humano pueda hacer que la naturaleza no haya hecho ya en una escala maravillosa. Ningún catalizador artificial puede llegar a competir con las enzimas, y ningún catalizador en un laboratorio puede soñar en simular la grandeza de las reacciones que ocurren en el sol. Experimentalmente, se encontró que las reacciones del hidrógeno que forman el helio en el sol son catalizadas por carbono, el mismo elemento que forma todos los entes vivos sobre la Tierra. (Hans Bethe, 1906).

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