L' ossidazione catalitica è un processo in cui avviene l'ossidazione di un composto tramite l'uso di un opportuno catalizzatore.
Le reazioni di ossidazione catalitica hanno una grande importanza in campo industriale e se ne annoverano molteplici esempi in cui i composti di partenza possono essere sia organici che inorganici e la catalisi può essere sia di tipo omogeneo che eterogeneo.
Esempi di ossidazione catalitica di tipo eterogeneo
Un esempio è l'ossidazione dell' anidride solforosa con formazione di anidride solforica che viene poi utilizzata per la produzione dell'acido solforico.
La reazione 2 SO2 + O2 → 2 SO3 che avviene in presenza del ossido di vanadio (V) deve essere condotta in un range di temperatura tra i 400 e i 620°C. Infatti a temperature inferiori V2O5 è inattivo mentre a temperature maggiori tende a decomporsi.
Altre reazioni di ossidazione catalitica di tipo eterogeneo sono:
- Il processo Ostwald in cui l'ammoniaca viene ossidata ad acido nitrico
Alla temperatura di circa 600°C l'ammoniaca viene fatta reagire con l'ossigeno in presenza del platino che agisce da catalizzatore secondo la reazione:
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
Il monossido di azoto prodotto viene fatto reagire a una temperatura di circa 50°C con l'ossigeno e avviene una seconda ossidazione:
2 NO + O2 → 2 NO2
Il biossido di azoto viene infine convertito ad acido nitrico secondo la reazione:
3 NO2 + H2O → NO + 2 HNO3
- Il processo Claus in cui il solfuro di idrogeno è ossidato a zolfo elementare
Alla temperatura di circa 1400°C il solfuro di idrogeno è fatto reagire con l'ossigeno in presenza dell'ossido di vanadio (V) che agisce da catalizzatore secondo la reazione:
2 H2S + 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O
Nel secondo stadio della reazione l'anidride solforosa ottenuta reagisce con il solfuro di idrogeno secondo una reazione di comproporzione:
2 H2S + SO2 → 3 S + 2 H2O
Esempi di reazioni di ossidazione catalitica di tipo omogeneo
- Il processo Wacker in cui l'etene è trasformato in etanale
L'etilene reagisce con ossigeno per ottenere l'etanale in presenza di cloruro di platino (II) e cloruro di rame (II) che agiscono da catalizzatori secondo la reazione:
2 CH2=CH2 + O2 → 2 CH3CHO
- Il processo Amoco in cui il p-xilene è trasformato in acido tereftalico
Il p-xilene è fatto reagire con ossigeno per ottenere acido tereftalico in presenza di cloruro di cobalto e di cloruro di manganese che agiscono da catalizzatori
