Los catalizadores son los héroes anónimos de las reacciones químicas que hacen que la sociedad humana funcione. Un catalizador es un material que acelera las reacciones químicas. Con la ayuda de un catalizador, las moléculas que podrían tardar años en interactuar ahora pueden hacerlo en segundos. Las fábricas dependen de catalizadores para fabricar de todo, desde plástico hasta medicamentos. Los catalizadores ayudan a procesar petróleo y carbón en combustibles líquidos. Son actores clave en tecnologías de energía limpia. Los catalizadores naturales en el cuerpo, conocidos como enzimas, incluso desempeñan un papel importante en la digestión y más.
Durante cualquier reacción química, las moléculas rompen los enlaces químicos entre sus átomos. Los átomos también crean nuevos enlaces con átomos diferentes. Esto es como intercambiar parejas en un baile cuadrado. A veces, esas asociaciones son fáciles de romper. Una molécula puede tener ciertas propiedades que le permiten atraer átomos de otra molécula. Pero en asociaciones estables, las moléculas están tal como están. Dejados juntos por un período de tiempo muy largo, algunos podrían cambiar de pareja. Pero no hay frenesí masivo de ruptura y reconstrucción de lazos.
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Los catalizadores hacen que tal ruptura y reconstrucción se produzca de manera más eficiente. Lo hacen reduciendo la energía de activación de la reacción química. La energía de activación es la cantidad de energía necesaria para permitir que ocurra la reacción química. El catalizador simplemente cambia el camino hacia la nueva asociación química. Construye el equivalente de una carretera pavimentada para evitar un camino de tierra lleno de baches. Sin embargo, un catalizador no se agota en la reacción. Al igual que un copiloto, estimula a otras moléculas a reaccionar. Una vez que lo hacen, se retira.
Las enzimas son catalizadores naturales de la biología. Desempeñan un papel en todo, desde copiar material genético hasta descomponer alimentos y nutrientes. Los fabricantes a menudo crean catalizadores para acelerar los procesos en la industria.
Una tecnología que necesita un catalizador para funcionar es una pila de combustible de hidrógeno. En estos dispositivos, el gas hidrógeno (H2) reacciona con el gas oxígeno (O2) para producir agua (H2O) y electricidad. Estos sistemas se pueden encontrar en un vehículo de hidrógeno donde crean la electricidad para alimentar el motor. La pila de combustible necesita separar los átomos de las moléculas de hidrógeno y oxígeno para que esos átomos puedan reorganizarse y crear nuevas moléculas (agua). Sin embargo, sin alguna ayuda, esa reorganización se llevaría a cabo muy lentamente. Así que la pila de combustible utiliza un catalizador-platino-para impulsar esas reacciones.
El platino funciona bien en pilas de combustible porque interactúa la cantidad justa con cada gas de arranque. La superficie del platino atrae las moléculas de gas. En efecto, los une de manera que estimula — acelera — su reacción. Luego deja que su trabajo flote libremente.
Durante años, otras tecnologías también han confiado en catalizadores de platino. Para eliminar los contaminantes nocivos de los gases de escape, por ejemplo, los automóviles ahora dependen de convertidores catalíticos.
Pero el platino tiene algunas desventajas. Es caro, para empezar. (A la gente le gusta usarlo en joyas de lujo.) Y no es fácil de obtener.
Algunos otros catalizadores han alcanzado el estatus de superestrella. Estos incluyen metales con propiedades químicas similares a las del platino, entre ellos el paladio y el iridio. Al igual que el platino, sin embargo, ambos son caros y difíciles de conseguir. Es por eso que se está buscando catalizadores menos costosos para usar en pilas de combustible.
Algunos científicos piensan que las moléculas de carbono podrían funcionar. Ciertamente, serían menos costosos y fácilmente abundantes. Otra opción podría ser utilizar enzimas similares a las que se encuentran dentro de los seres vivos.