Resuelven en el laboratorio una ecuación química pendiente desde hace un siglo

Un equipo internacional formado por científicos del Institut Català d'Investigació Química (ICIQ) y de los centros FHI (Alemania) y ETH (Suiza) ha resuelto la controversia acerca del origen de los efectos de compensación en catálisis heterogénea.

El fenómeno de la compensación en catálisis heterogénea fue descrito por F.H. Constable y E. Cremer a principios del siglo pasado. Este fenómeno se caracteriza por una ecuación matemática en la que se relacionan de forma lineal dos de los parámetros fundamentales en una reacción: la entalpía o variación de energía de una reacción y la entropía o grado de desorden.

Desde entonces, muchos han sido los investigadores que han intentado probar la veracidad de esta ecuación mediante simulaciones teóricas o sistemas modelo. Sin embargo, debido a la complejidad de los estudios experimentales y a la limitación de las técnicas, todavía no se había podido corroborar experimentalmente.

Ahora, el nuevo trabajo, publicado en la revista Nature Chemistry , es el primero en el cual se realizan pruebas experimentales para justificar el origen de los fenómenos de compensación. La reacción de estudio es la formación de cloro a partir de la oxidación del ácido clorhídrico mediante catálisis heterogénea de óxido de rutenio: la denominada reacción de Deacon.

Por primera vez se consigue cuantificar in situ el recubrimiento del catalizador (RuO2) por las distintas especies que participan en la reacción: cloro y oxígeno. Además, los estudios experimentales se acompañan de otros teóricos en los que el análisis de más de 2.000 simulaciones identifican la entropía configuracional de la superficie del catalizador, es decir, las distintas conformaciones que pueden adquirir las especies implicadas en la reacción al recubrir el catalizador, como la pieza clave que explica el origen de la compensación y verifica las observaciones de Constable-Cremer.

Esta pionera investigación ayuda a comprender mejor los fenómenos de compensación en catálisis heterogénea pudiendo dar lugar a la optimización de procesos químicos y la mejora de su eficacia.