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Volume 18 / Número 1 a 4
1976
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The specific catalytic activity, that is the rate of a catalytic reaction on the unit of the surface, of metals as well as other solid state catalysts is determined by their chemical composition and structural factors. By structural factors are meant crystal sizes, indices ofsurface planes, different types of dislocations, disturbances in the regular arrangement of atoms in a crystal lattice.
To review progress in catalytic technology in the petroleum and petrochemical industry during the last four years is not an easy job. It is not easy because there have been no major process breakthroughs of the type which occur only once every ten years or so. In the petroleum and petrochemical industrieS there have been two such breakthroughs since 1960. They are'. the introduction of molecular sieve type zeolite catalysts into catalytic cracking, and the introduction of bi-metallic catalysts for reforming. Both have been discussed previously.

Em muitos casos em que antigamente se supunha que, numa dada solução, se estava em presença de iões livres, verificou-se que os iões se encontram associados em pares ou agregados superiores. Nesta revisão sobre o papel dos pares iónicos na catalise definem-se os vários tipos de pares iónicos, relatam-se estudos sobre a constituição dos pares i6nicos e os seus equilíbrios, o seu papel na polimerização ani6nica e os métodos de activação ani6nica por meio de agentes complexantes de catiões, bem como o principio e as aplicações da cathlise de transferência de fase.


The oxidation-reduction catalytic reactions are of significant theoretical interest. At the same time they are of primary importance for modern chemical industry. In the past two decades great attention has been devoted to the reactions of selective oxidation. Numerous investigations directed to the selective oxidation of olefines, primary alcohols, etc. have been carried out (1,2).
Three excellent reviews have recently been published on the problem of Catalysts for Automobile Emission Control: one by Wei, in Advances in Catalysis (1), one by Shelef in Catalysis Review (2), and one by Hightower at the Congress on Catalysts Preparation in Brussels (3).
La aplicacién de métodos físicos(*) al estudio de la caracterización y la interacción de gases con superficies, ha experimentado un crecimiento extraordinarlo durante los últimos anos. Venema, en una revisión del impacto de la tecnologia de ultra alto vacío en el estudio de superficies, puso de manifiesto el tremendo crecimiento que durante estos anos han tendo los trabajos científicos relativos a: LEED (Low energy electron difraction), A.E.S. (Auger electron spectroscopy) y estructura de superficies, serialando, al mismo tiempo, una disminución en el interés por la tecnología de ultra alto vacío
In considering the more efficient use of crude oil, it is necessary to consider both the objective and the means to attain the objective. In this connection, perhaps the most relevant information is summarised in table 1, in which the world energy resources and consumption are estimated. Although the figures are approximate, they form a useful basis to the discussion of objectives.
Un método que se use frecuentemente para la preparación de catalizadores soportados es la impregnación del soporte poroso con un líquido en el que se encuentra disuelto la sustancia catalítica. Si el catalizador tiene dos o más especies activas, ya sea como catalizadores propiamente dichos o como promotores, la relación de concentracion entre ellos es un factor importante, y a veces determinante de la actividad del catalizador. Esta proporción puede variar dentro del catalizador y de hecho varia cuando los perfiles de distribucion de la concentración de los impregnantes no son uniformes dentro del soporte.
Existen varios métodos para recuperar azufre a partir de gases naturales amargos y gases de refiner fa. Uno de los más importantes es el proceso catalítico de Claus, comercializado por primera vez por C. F. Claus en 1883 (I). Este proceso consistia en oxidar ácido sulfhfdrico con aire sobre bauxite o mineral de hierro como catalizadores en un solo reactor, lográndose bajas conversiones y quemando el gas sulfhídrico no reaccionado por producir diáxido de azufre arrojado a la atmósfera (2). Un
En una serie de publicaciones recientemente aparecidas, hemos puesto de manifiesto la utilidad que presentan los ortofosfatos de aluminio tipo Kearby (1) como catalizadores de reacciones catiónicas orgánicas. Siguiendo en esta línea de investigación hemos comenzado el estudio de sistemas catalíticos bicomponentes en los que intervengan dichos ortofosfatos.
Desde hace tiempo se conoce, que las arcillas generalmente poseen propiedades catalíticas, las cuales no están presentes en el mismo grado, ni en la misma forma en as distintas clases de arcillas. El empleo de arcillas catalíticas en el craqueo de crudos pesados y en la manufactura de gasolina ha sido de particular importancia, fué introducido en 1936, requeriéndose más de 500 toneladas de catalizador para ese propósito. En este proceso de craqueo, el crudo pesado en estado de vapor era puesto en contacto con el catalizador a (425-500°C) bajo presión atmosférica y a un tiempo de contacto de 6 a 20 segundos.
Ultimamente se han publicado diversos trabajos encaminados a demostrar la influencia positiva ejercida por diversos tipos de defectos reticulares presentes en metales y aleaciones sobre su actividad catalítica (1, 2). Otras investigaciones, por el contrario, han Ilevado a sus autores a conclusiones opuestas (3) al atribuir a los distintos planos cristalográficos expuestos por la superficie de la muestra la causa de la diferente actividad catalítica exhibida por catalizadores distintos pero de la misma composici6n química.
La industria de la refinación del petróleo requiere, en algunos de sus procesos, catalizadores sólidos que consisten principalmente en óxidos no reductibles como la alúmina, impregnados con metales, promotores de ciertas reacciones involucradas en dichos procesos. Así, en el proceso de hidro-reformación catalítica, el cual incluye reacciones tales como la isomerización y aromatizaci6n, los catalizadores consisten en metales de transición, como el platino, 6 mezclas de ellos soportados sobre alúmina activa. La información sobre la forma de obtención de estos catalizadores es de difícil acceso por razones obvias
The chemistry of di- and trivalent transition metal ions incorporated to A, X and Y zeolites is being widely studied during the last years (1,2) due to the possibility of stabilization of unusual oxidation and/or coordination states inside the zeolite framework, leading to characteristic adsorption and catalytic properties.
O problema da separação e concentração de elementos vestigiais na água do mar deu origem, na última década, a uma vasta investigação, no domínio da química pura e aplicada, sobre os sistemas com propriedades permutadoras ou adsortivas. Para além da simples utilização de resinas aniónicas ou catiónicas, da associação destas com agentes complexantes na fase líquida, e das resinas quelantes, desenvolveram-se estudos sobre os compostos inorgânicos com a propriedade de permutarem selectivamente alguns dos seus catiões.
Las propiedades catalíticas de las zeolitas sintéticas han sido muy estudiadas (1,2) y son varias las teórias propuestas para tratar de explicar la naturaleza de sus centros activos (3-7). Aunque el tema ha sido ampliamente discutido, sin embargo no está aún definitivamente aclarado. Actualmente hay bastante unanimidad en aceptar que la actividad catalítica de las zeolitas para reacciones tipo ión carbonio está fuertemente asociada a la presencia de grupos hidroxilo en su superficie, sin embargo la correlación entre la actividad catalítica y el número de grupos OH no siempre es satisfactoria.
En este trabajo se describe la descomposición de isopropanol sobre las zeolitas XNa y YNa, parcialmente descationizadas por intercambio del sodio tanto por H30+ como , habiéndose encontrado una mayor actividad específica para las muestras preparadas vía ión amonio. El análisis de los catalizadores por infrarrojo sugiáre que las diferencias de actividad se deben a la distinta fuerza ácida de los centros activos generados durante ambos procesos de preparación.
Las zeolitas intercambiadas con iones de tierras raras son muy utilizadas industrialmente por su acidez. En estudios previos se ha observado que la acidez de las zeolitas intercambiadas con cobre es pequena, pero que al introducir una pequena can tided de cobre en una zeolita intercambiada previamente con iones cano aumenta la acidez de esta muestra por encima de los valores encontrados con zeolitas intercambiadas con iones cerio, unicamente. El mismo afecto se ha observado en su actividad catalítica para la isomerización de 0- xileno. Utilizando técnicas de espectroscopfa infrarroja y difracción de rayos X, se tratan de determinar los cambios estructurales que se producen en una zeolita NaY,cuando se intercambian con cat/ones cobre, cerio, y ambos simultaneamente.
Se estudia la acidez de zeolitas (X» intercambiadas con meta/es del grupo II-A, mediante la adsorcion de amoníaco utilizando la técnica termogravimétrica. Las can tidades de agua quimisorbidas, el número total de sitios ácidos y la fuerza de la acidez promedio aumentan con la densidad de carga del catión intercambiado. Existe una correlación entre la fuerza promedio de acidez y la energía. de activación para la isomerización del n-pentano. Se comparan los resultados con los obtenidos con zeolita KYu in tercambiada con los mismos meta/es.
Usando la técnica XPS se determinaron las energies de electrones en orbitales interiores de unos compuestos de Mg. De los valores obtenidos se deduce información acerca de las fuerzas aceptoras y dadoras (de pares de electrones) de los sitios activos para reacciones de eliminación. La fuerza acep tora del Mg es mayor en MgHPO4 que en MgSO4, lo que concuerda con la mayor actividad del MgHPO4.. La selectividad del MgO para la deshidrogenación se refleja en la baja fuerza acep tora del Mg y la alta fuerza dadora del O. La enorme actividad de MgX y MgY se explica por una fuerza acep tora excepcionalmente alta del Mg y una fuerza dadora relativamente grande del O. Se establece una regla que ayude a predecir e interpretar la variación de la población electrónica alrededor de un átomo determinado en diferentes compuestos y de aqul de la fuerza acep tora o dadora y las propiedades catalíticas.
La espectroscop fa fotoelectr6nica (E. S. C. A. o X. P. S.) es una de Ias técnicas físicas más adaptadas para el estudio de las superficies de los catalizadores. En efecto, ella es sensible a todos los elementos excepto al hidr6geno y la posici6n exacta de un pico de on elemento dado es funci6n de la carga de este elemento, asi permite determinar Ia composición elemental y la valencia de los elementos. Además, el camino libre media recorrido por los electrones emitidos en el interior de la muestra estudiada es muy pequgho y la serial obtenida es característica de los 15 o 30 primeros A de la superficie. La técnica dá entonces, todos los datos necesarios sobre el estado de la superficie de la muestra, lo que es fundamental en catálisis.
Las propiedades fisicoquímicas de geles de sflice y de sílice-alúmina modificados con sales metálicas, han sido determinadas por cromatograf fa gas-sólido para el estudio de adsorbentes selectivos en la separacion de hidrocarburos (1-6) y, debido a las propiedades catalíticas de estos adsorbentes, como elemento importante para una correcta interpreted& del efecto catalítico (7-11) ya que permite Ia determined& de los parámetros fisicoquímicos en las condiciones operatives del catalizador.
La adsorción de CO2 sobre Sc203 ha sido estudiada experimentalmente mediante la realización de isotermas, utilizando un sistema gravimétrico que permite operar hasta presiones del orden de la atmosférica. Isotermas hasta una presion limite superior de 1 Torr, realizadas utilizando un sistema volumétrico han sido determinadas en un trabajo anterior (1).
El estudio de adsorbentes con superficies altamente homogeneas, tiene interes intrinseco en cuanto que permite una comparación fiel entre una realidad concreta y el modelo teorico aproximado planteado para explicar la interacción entre una molécula y un arreglo regular de átomos o moléculas que constituyen la cara de un cristal perfecto.
As well known, the development of a chemical reaction in heterogeneous catalysis is controlled by various parameters, among which the reactant and product diffusion rate inside single catalytic pores is very important.
Una serie de catalizadores Platino-alumina han sido preparados, haciendo variar en un gran rango, la concentracion y la talla promedio del cristalito de metal. La actividad de estos catalizadores fue medida en deu teracion de benzeno, y en intercambio de benzeno y de ciclopentano con deuterio.
A number of reactions, such as hydrogenation, H2- D2 equilibrium reaction, ethane hydrogenolysis, exchange of benzene, cyclopentane and methylcyclopentane with deuterium has been studied by several workers i ri order to confirm the influence of the electronic structure of elloys, particularly the nickel-copper system, on the catalytic activity since the proposal of the d-band theory by Dowden (1).
The kinetics of the catalytic air-oxidation of o-Xylene to phthalic anhydride over various commercial V205 and Ti02- V205 catalysts are extended and a rate equation derived which correctly predicts the temperature and yield profiles in a quasi-isothermal fixed-bed reactor of commercial dimensions. The model predicts the relative freedom from thermal «run-away» of commercial fixed-bed reactors and is used to demonstrate the possibilities of operation above the supposed lower explosive limit in the range 0.01 and 0.015 atmos partial pressure of xylene.
Apresenta-se um modelo matemático para a determinação da velocidade de um Os através de um leito rotativo num reactor continuo com agitação o qual permite determinar coeficientes de transferência de massa utilizando correlações para transferência de massa em leitos de enchimento. Coeficientes de transferência de massa obtidos experimentalmente confirmam o modelo matemático. O efeito da velocidade de rotação e porosidade do leito, posição radial da partícula e suas dimensões são estudadas. A concordância entre os resultados experimentais e as previsões do modelo permitem utilizar este na determinação das condições ideais de operação do reactor a fim de obter dados cinéticos em catálise heterogénea isentos de efeitos de gradientes de concentração.
Tomou-se uma reacção de oxidação catalítica exo térmica como exemplo quantitativo das considerações que se aplicam à interpretação da cinética num S. C. B. R. São examinados em particular os efeitos de variações na velocidade de rotação e no caudal de alimentação do gás ao reactor, ao analisar-se a isotennicidade de uma esfera de catalisador sobre a qual se verificasse a oxidação catalítica pelo ar do orto-xileno.
Em trabalhos recentes mostrámos que a reacção de aquatação do ião complexo tio-sulfatopentaminacobalto (Ill) não segue um mecanismo de substituição do ligando tio-sulfato análogo ao de outros compostos deste tipo quer o meio seja ácido, moderadamente ácido, ou básico (1, 2).
Cobalt and molybdenum complexes, especially those containing the oxygen ligands, are known as the active and selective catalysts in oxidation and epoxidation reac.tions of hydrocarbons. Many of those complexes exhibit the particular catalytic activity in homogeneous liquid phase reactions.
O éster 3-metil-3-acetoxibutano-2-ona sofre uma eliminação homogénea e unimolecular em fase gasosa no intervalo de temperaturas de 270-320 °C e na gama de pressões de 69-222 mmHg. A constante de velocidade calculada pela equação de Arrhenius é: (log (k/ s-1) = 13,46 ± 0,17 - - (43200 ± 400) caLmole-1/ 2,303 RT. Este e outros resultados estão de acordo com os factores electrónicos envolvidos no estado de transição cíclico destas reacções.
São numerosos os trabalhos publicados sobre cinética de reacções ionogénicas em solventes binários (1-4). Em grande parte destes trabalhos, o co-solvente é usado como um diluente do solvente principal, modificando-lhe a sua constante dieléctrica, admitindo-se que, eventualmente, possa, a partir de certa fracção molar, provocar importantes modificações do mecanismo. Esta hipótese foi primeiro levantada por Tommila (5) e nesse sentido têm sido feitos alguns estudos pelos quais se tenta esclarecer, ao nível molecular, o papel do solvente em reacções deste tipo (4-12).
As investigações em curso neste Centro, sobre a distribuição em sistemas heterogéneas, de espécies molíbdicas complexas fizeram surgir a necessidade de estudar processos rápidos de avaliação quantitativa de molibdénio. Correntemente usada, a reacção de molibdénio (VI) e ião tiocianato não se apresenta cómoda, pois a cor desenvolvida, sempre em presença de redutores, modifica-se com o tempo. Como é sabido, a composição deste complexo mantém-se ainda duvidosa.
Os efeitos salinos sobre solválises de halogenetos de alquilo e de ésteres sulfónicos em solventes hidroxflicos têm sido objecto de diferentes tipos de investigações no sentido de esclarecer os possíveis mecanismos destas reacções solvolfticas (1-14). No caso de halogenetos de alquilo secundários e terciários dissolvidos em solventes de relativamente elevadas constantes dieléctricas, tem sido mostrado que o aumento da forca &ice devido 5 adição de sais ajudava a dissociação da molecule neutra em iões, estabilizando um complexo activado com características de par iónico (2).
Na conversão autocatalftica de minerais e carbono orgânico em proteína microbiana para alimentação animal elou humana as leveduras são usadas preferencialmente. Quando a matéria-prima orgânica é um polissacarido, como a celulose ou o amido, esta conversão deve ser precedida por uma hidrólise extracelular.
De entre as cerca de 400 espécies de leveduras actualmente reconhecidas (1,2), 10 % contêm estirpes que são capazes de assimilar mio-inositol como única fonte de carbono e de energia, sendo o primeiro passo uma oxidação catalisada por enzimas intracelulares.
Descrevem-se alguns processos para a imobilização da amiloglucosidase sobre um suporte de vidro não poroso, usando um filme de TiO2 imperfeitamente cristalizado para ligar a enzima por via de vários compostos que actuam como pontes.
Os efeitos da dispersão na conversão de amido a glucose pela amiloglucosidase imobilizada sobre partículas de vidro (ballotini) num reactor de exala piloto de leito fluidizado, são estudados teoricamente. Este estudo indica que, usando-se a correlação de Chang e Wen (1968) para calcular o número de dispersão do reactor, não há diferenças substanciais entre as conversões obtidas, quer no modelo de tipo êmbolo com dispersão, quer no modelo de tipo êmbolo ideal. Usando-se a correlação de Bruinzel (1962) para calcular o número de dispersão, verificaram-se contudo algumas diferenças entre as conversões obtidas nos dois modelos.