CATALIZADORES

Se denominan catalizadores a la sustancia, sea un compuesto o elemento, que tiene la posibilidad de acelerar (catalizador positivo) o retardar (catalizador negativo o inhibidor) una reacción química, con la particularidad de que estos catalizadores permanecen sin alteraciones.

La catálisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia llamada catalizador. Las sustancias que reducen la velocidad de la reacción son denominados «catalizadores negativos» o «inhibidores». A su vez, las sustancias que aumentan la actividad de los catalizadores son denominados «catalizadores positivos» o «promotores», y las que desactivan la catálisis son denominados venenos catalíticos.

La elaboración de los productos químicos industriales más importantes implica a la catálisis. Algunos catalizadores actúan modificando las superficies, permitiendo la reunión o división, depende el caso, de dos o más reactivos químicos. En la naturaleza existen catalizadores biológicos o biocatalizadores. Los que son más conocidos son las enzimas, que encierran una naturaleza proteica; y existen también los ribozimas, que tienen capacidad catalítica y su núcleo es de ácido ribonucleico.

Ya en 1836 Berzelius introdujo el término de catálisis para describir cómo a través de ciertos catalizadores podían producirse reacciones inducidas a través de ciertas sustancias, que ya habían sido observadas por Kirchhoff, Davy y Faraday durante los primeros años de siglo XIX. Aunque este fenómeno ya había sido utilizado inconscientemente en muchos procesos.

Así, en 1831, P. Philips patentó el uso de platino para la oxidación del dióxido de azufre. Y fue a principios del siglo XX cuando se produjeron los primeros avances en la comprensión del fenómeno, y que se descubrieron en los catalizadores la particular posibilidad de acelerar o retardar los procesos industriales, como el de la síntesis de amoniaco. Existen catalizadores que provocan una catálisis homogénea, y es cuando, catalizador y reactivo están en una misma fase, por ejemplo en una solución acuosa. Los ejemplos a citar serían las catálisis ácido base y enzimáticas.

Los catalizadores pueden ser: 

Los catalizadores heterogéneos son aquellos que actúan en una fase diferente que los reactivos. La mayoría de los catalizadores heterogéneos son sólidos que actúan sobre sustratos en una mezcla de reacción líquida o gaseosa. Se conocen diversos mecanismos para las reacciones en superficies, dependiendo de cómo se lleva a cabo la adsorción (Langmuir-Hinshelwood, Eley -Rideal, y Mars-van Krevelen).8 El área superficial total del sólido tiene un efecto importante en la velocidad de reacción. Cuanto menor sea el tamaño de partícula del catalizador, mayor es el área superficial para una masa dada de partículas.

Normalmente los catalizadores homogéneos están disueltos en un disolvente con los sustratos. Un ejemplo de catálisis homogénea implica la influencia de H+ en la esterificación de los esteres, por ejemplo, acetato de metilo a partir del ácido acético y el metanol.9 Para los químicos inorgánicos, la catálisis homogénea es a menudo sinónimo de catalizadores organometálicos.

Uso Biológico de los catalizadores

Las enzimas, que se encuentran entre los catalizadores más importantes, tienen una función esencial en los organismos vivos donde aceleran reacciones que de otra forma requerirían temperaturas que podrían destruir la mayoría de la materia orgánica. . El éxito de una síntesis de una enzima puede ser inequívocamente verificado por la prueba de su actividad enzimática. Las enzimas son sumamente reactivas.

Una segunda característica de enzimas es su extrema especificidad. Se ha sugerido que cada proceso bioquímico tiene su enzima específica propia. Los procesos bioquímicos inducidos por enzimas caen en clasificaciones anchas, tal como hidrólisis, la descomposición, síntesis, hydrogenacion-deshidrogenacion; como con catalizadores en general, las enzimas son activadas para reacciones directas e inversas.

Las enzimas frecuentemente tienen coenzimas, Adenosina trifosfato , ATP, es una importante coenzima que participa en la energía y los procesos productores a través de membranas de la célula. Como con los catalizadores hay muchas sustancias que inhiben, o veneno, enzimas. Ahora podrás ver un video donde se muestra una reacción de catálisis; que te permitirá comprender este tipo de reacciones químicas.

TIPOS DE CONSERVADORES DE ALIMENTOS

Los conservadores se usan principalmente para producir alimentos más seguros para el consumidor, previniendo la acción de agentes biológicos. Los agentes conservadores son sustancias capaces de inhibir, retardar o detener los procesos de fermentación, enmohecimiento, putrefacción y otras alteraciones biológicas de los alimentos y bebidas.
Para retrasar el deterioro de los alimentos debido a la acción de microorganismos, se emplean sustancias antimicrobianas para inhibir, retardar o prevenir el desarrollo y la proliferación de bacterias, levaduras y moho.
Paniplus, empresa 100 por ciento mexicana, que desde 1982 fabrica, comercializa y distribuye ingredientes para la Industria Alimenticia en general, enfocándose principalmente en la panificación, da a conocer sus Tipos de conservadores para alimentos, entre los que se encuentran:

Conserplus
Es efectivo para prevenir el desarrollo de bacilos productores de filamentación y de hongos. Su ingrediente principal es un inhibidor orgánico acidulado para optimizar su acción.
Aplicaciones: panes leudados por levadura, pastelería, panquelería, galletería y tortillas de harina de trigo, bebidas no alcohólicas, dulces, gelatinas, budines, rellenos, mermeladas, jaleas, jarabes y quesos.

Supreme
Es un inhibidor de amplio espectro, diseñado para evitar el desarrollo de microorganismos en la producción de tortillas de maíz y productos de maíz.
Aplicaciones: tortillas, sopes, tlacoyos, tamales y maíz pozolero.

Lactiplus
Conservador de diseño de amplio espectro, en forma de jarabe, resultado de la reacción del ácido propiónico y sales orgánicas de sodio, en un medio ácido. Se emplea para inhibir el crecimiento de microorganismos en Quesos y otros productos lácteos.
Aplicaciones: quesos y productos lácteos.

Propionato de Calcio
El Propionato de Calcio es efectivo para prevenir el desarrollo de bacilos productores de filamentación y de hongos. Se digiere fácilmente y es metabolizado en la misma forma que los carbohidratos. Contribuye al suminstro de calcio y a la reducción del consumo de sodio en los alimentos.
Aplicaciones: panes leudados por levadura, tortillas de harina de trigo, bebidas no alcohólicas, dulces, gelatinas, budines, rellenosl, mermeladas, jaleas, jarabes, quesos y alimento para ganado.

Diprogel Trigo
Es un inhibidor-mejorador de masa para tortillas de harina de trigo. Aditivo completo que permite obtener excelentes tortillas usando un solo producto. Previene el desarrollo de hongos, levaduras y bacterias. Aumenta la vida de anaquel hasta por varias semanas. Proporciona a la torilla mayor flexibilidad.
Aplicaciones: tortillas de harina de trigo.

Benzoato de Sodio
Es uno de los inhibidores más efectivos para la conservación de alimentos y bebidas cuyo pH sea menor de 4.5, ya sea en forma natural o por la modificación lograda a través del uso de un acidulante.
Inhibe el desarrollo de levadura y bacterias. Es fácil de mezclar con otros polvos.
Aplicaciones: jugos, bebidas refrescantes, sidra, néctares, jarabes, yogurt, margarinas, salsas y aderezos, purés, jaleas, mermeladas, conservas, rellenos, condimentos y encurtidos.

Propionato de Sodio
El Propionato de Sodio es efectivo para prevenir el desarrollo hongos, bacilos productores de filamentación y de otras bacterias. Es apropiado para productos de fermentación. No tiene interferencia con los leudantes como el polvo para hornear.
Aplicaciones: panes leudados por levadura, pastelería, panquelería, galletería y tortillas de harina de trigo, bebidas no alcohólicas, dulces, gelatinas, budines, rellenos, mermeladas, jaleas, jarabes y quesos.

Propionato de Calcio
El Propionato de Calcio es efectivo para prevenir el desarrollo de bacilos productores de filamentación y de hongos. Contiene iones de calcio que ayudan al fortalecimiento de las masas, además de contribuir al suministro de calcio y a la reducción del consumo de sodio en los alimentos.
Aplicaciones: panes leudados por levadura, tortillas de harina de trigo, bebidas no alcohólicas, dulces, gelatinas, budines, rellenos, mermeladas, jaleas, jarabes, quesos, alimento para ganado.

Agropec (Propionato de Amonio)
Conservador de diseño base Propionato de Amonio, es un Inhibidor que da protección sobre una amplia gama de hongos, levaduras y bacterias. Es estable durante su almacenamiento y no es corrosivo. Forma una película bacteriostática que inhibe una amplia variedad de microorganismos.

El ácido sórbico
Es utilizado en la conservación de productos a base de papa, queso y mermeladas.
Para los embutidos, jamones, etc. se utilizan los nitratos y los nitritos, con el fin de protegerlos, por ejemplo, de las bacterias que causan el botulismo (Clostridium botulinum).
Como agentes antibacterianos y antifúngicos (hongos) se utilizan el ácido benzoico y sus sales de calcio, sodio, y potasio, en productos en vinagre, mermeladas, gelatinas bajas en azúcar, aderezos y condimentos.

Ácido tartárico
El ácido tartárico está reconocido como sustancia GRAS por la FDA, para propósitos misceláneos en alimentos y bebidas. Está registrado como un ingrediente opcional en estándares para jaleas y mermeladas.
El tartrato ácido de potasio (cremor tártaro) es usado principalmente como componente de sistemas leudantes para fabricación de pasteles; también se usa como modificador de propiedades de flujo en la preparación de caramelos, en chocolates, quesos, arroz mejorado, gomas de mascar y mejorador de suavidad de carnes.

Otros ácidos
a) Cítrico; inhibe a Salmonella, Cl. Botulinum, aparentemente quela íones

b) Succínico; disminuye la carga microbiana en pollos

c) Málico; inhibe a levaduras

d) Benzoico; presente naturalmente en arándano, ciruela pasa , canela, clavo antifungal (por ionización) . Inhibe el transporte del S y otros procesos metabólicos. Interfiere en la utilización de aminoácidos.

e) Propiónico; Presente en queso suizo (1%) producido por Propionibacteriumshermanii. Actúa contra hongos y bacterias , a las levaduras casi no las afectan. Evita daño en pan y queso. Inhibe a Aspergillus flavus y su producción de toxinas.

Algunos ejemplos de alimentos son:

1. Mayonesa o mostaza: Hidroxibenzoato de etilo
2. Mermeladas: Anhidrido sulfuroso
3. Embutidos: Nitrito sódico
4. Pan envasado: Ácido propiónico
5. Pepinillos en vinagre: Ácido benzoico
6. Leche: Ácido sórbico
7. Queso: Sorbato de calcio
8. Escabeches: Hexametilentetramina
9. Yogurt: Sorbato de sodio
10. Vino: Dióxido de azufre

Consecuencias de los aditivos y conservadores en la salud
Cabe mencionar que todos los aditivos, usados en dosis aceptadas, podría decirse que son inofensivos. Sin embargo, aquí te mencionamos lo que algunos aditivos podrían causar en dosis elevadas o frecuentes o en algunos organismos debilitados o mal nutridos.

Hidroxibenzoato de etilo : lo encontramos fácilmente en mayonesas, mostazas, s alsas de tomate, dressings para carnes, conservas de mariscos, mazapanes, alimentos a base de verduras, repostería. EFECTOS: son las sustancias que más alergias producen en comparación con otros aditivos.

Anhidrido sulfuroso o dióxido de azufre : por lo general es muy poco el que se agrega y no se declara en la etiqueta. L os siguientes alimentos procesados p odrían contenerlo: jugo s de fruta, mermeladas, vinagres, pastele s . EFECTOS: son sustancias adictivas

Nitrito sódico o nitrato: lo encontramos esencialmente en todos los embutidos, morcillas, quesos, conservas de marisco (anchoas, arenques, pulpo, ceviches ). EFECTOS: al combinarse fácilmente con las sustancias de los alimentos genera n peligrosas nitrosaminas, sustancias potencialmente cancerígenas, además que pueden desencadenar todo tipo de alergias. En lactantes puede bloquear el transporte de oxigeno produciendo cianosis.

Ácido propiónico: lo encontramos principalmente en toda la panadería procesada y re postería envasada. EFECTOS: las ratas alimentadas con elevadas dosis desarrollan tumores.

Sulfitos y derivados: carne, vino y varios tipos de alimentos. EFECTOS: los sulfitos parecen seguros para la mayoría de las personas. Sin embargo, se ha observado que en algunas poblaciones se desarrolla falta de respiración o conmoción letal poco después de exponerse a estos conservantes. Los sulfitos podrían provocar ataques de asma graves en asmáticos sensibles a sulfitos. Destruyen la vitamina B1. En la carne no es aceptable porque podrían enmascarar una mala calidad de la misma.

Glutamato: es muy común para potenciar el sabor para platos precocinados como sopas, salsas, caldos y platillos enlatados. EFECTOS: su abuso puede provocar intolerancia en personas sensibles.

Colorante amarillo o tartrazina: es un colorante artificial que es frecuente encontrar en refrescos, gelatinas, helados, dulces, postres procesados. EFECTOS: puede originar todo tipo de reacciones alérgicas e irritación en el estómago. Causa urticaria en menos de una de cada 10,000 personas. Por ley, siempre que este aditivo se le agregue al alimento, debe listarse en la etiqueta.

BHA y BHT: estos dos antioxidantes artificiales son sospechosos de potenciar la acción de algunos carcinógenos.

TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS

Las reacciones químicas se pueden clasificar así:

Reacciones de acuerdo con el proceso químico ocurrido


De acuerdo con el proceso químico ocurrido las reacciones químicas pueden ser:

·         Reacciones de combinación o síntesis que son aquellas en las cuales dos o más sustancias reaccionantes se combinan para formar otra más compleja:

A + B → C

2H2(g) + O2(g) → 2H2O

  CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(ac)

·         Reacciones de descomposición o análisis cuando un compuesto se descompone para formar otras sustancias mas simples.

AB → A + B

2HgO(s) → 2Hg(l) + O2(g)

CaCO3(s) → CaO(s) + O2(g)

·          

Reacciones de desplazamiento o sustitución se presenta cuando hay un desplazamiento de uno o más átomos de un reaccionante, por uno o más átomos de otro elemento. En la mayoría de estas reacciones ocurre un desplazamiento de hidrógeno, de un metal o de un halógeno.

A + BC → AC + B

2Na(s) + H2O(l) → 2NaOH(ac) + H2(g)

Fe(s) + CuSO4(ac) → FeSO4(ac) + Cu(s)

Cl2(g) + 2NaI(ac) → 2NaCl(ac) + I2(s)

·          

Reacciones de doble desplazamiento o intercambio o metátesis son aquellas en las cuales ocurre un intercambio entre los átomos o iones de los reaccionantes para formar otras sustancias mas estables, generalmente se dan en soluciones acuosas y los átomos o iones participantes no cambian su número de oxidación al pasar de reactivos a productos.

AB + CD → AD + CB

NaOH(ac) + HCl(ac) → NaCl(ac) + H2O(l)

KCl(ac) + AgNO3(ac) → KNO3(ac) + AgCl(s)

2HCl(ac) + FeS(s) → FeCl2(ac) + H2S(g)

Reacciones de acuerdo con la energía involucrada


De acuerdo con la energía involucrada las reacciones químicas se clasifican en:

·         Reacciones exotérmicas que son aquellas que ocurren con desprendimiento de calor. En ellas la energía de los reactivos es mayor que la energía que poseen los productos, la combustión es un ejemplo de este tipo de reacciones

C(s) + O2(g) → CO2(g) + Calor

C(s) + O2(g) → CO2(g) + 94 Kcal

A la cantidad de energía almacenada en los reactivos o en los productos se le llama entalpía (H), y a la diferencia entre la entalpía de los productos (Hp) y la entalpía de los reactivos (Hr) se le llama calor de reacción o cambio de entalpía (∆H).Por tanto: 

∆H = Hp − Hr

Como en una reacción exotérmica, la cantidad de energía almacenada en los productos es menor que la cantidad de energía almacenada en los reactivos, ∆H será negativo.

C(s) + O2(g) → CO2(g)      ∆H = −94 kcal.

·         Reacciones endotérmicas son reacciones que absorben o requieren calor del entorno para llevarse a cabo. En estas la energía de los reactivos es menor que la energía de los productos.

CaCO3 + calor → CaO + CO2

CaCO3 + 42.52 kcal → CaO + CO2

Puesto que en las reacciones endotérmicas la energía de los productos es mayor que la energía de los reactivos, ∆H es positivo:

∆H = Hp – Hr

CaCO3 → CaO + CO2    ∆H = 45.2 kcal.

Reacciones de acuerdo con el sentido de desplazamiento


Las reacciones de acuerdo con el sentido de desplazamiento pueden ser de los tipos:

·         Reacciones irreversibles son aquellas en las cuales los reactivos se convierten en productos, sin que estos formen reactivos nuevamente. Estas reacciones se completan una vez que se agota uno de los reactivos y se indican con una flecha, →, que indica el sentido de desplazamiento.

CH4 + O2 → CO2 + H2O + calor

·          

Reacciones reversibles son aquellas en las que los reactivos se convierten en productos y estos a su vez se convierten en reactivos, estas reacciones entonces nunca se completan y se indican con una doble flecha, ⇄.

N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)

Reacciones de oxidorreducción (redox)


Estas reacciones se caracterizan porque en ellas hay átomos que pierden y otros que ganan electrones, por tanto ocurren cambios en los números de oxidación de los átomos al pasar de reactivos a productos. 
A este tipo de reacciones pertenecen las reacciones de combinación, descomposición y desplazamiento arriba mencionados.
Debido a la gran importancia química que revisten las reacciones redox, en esta sección, se les dedicará especial atención. 


Oxidación-Reducción


La oxidación es un proceso químico en el que se pierden electrones. Al producirse la oxidación ocurre un aumento en el estado de oxidación de algunos átomos.
La reducción es un proceso químico en el que se ganan electrones lo que conlleva a una disminución en el estado de oxidación.

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

AHORA LES DEJO AQUÍ UN VÍDEO SOBRE EL TEMA.