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Magnetita (Fe3O4): Una estructura inorgánica con múltiples aplicaciones en catálisis heterogénea

Se describió la intervención del mineral magnetita como catalizador o como soporte catalítico, un material inorgánico con una estructura de espinela inversa (FeFe2O4), en el desarrollo de un número importante de reacciones químicas de interés científico, tecnológico y ambiental. Debido a la necesidad actual de generar procesos químicos eficientes y favorables ambientalmente, la magnetita se ha convertido en un material promisorio en los contextos de la química verde, la química fina y la catálisis heterogénea. Este óxido de hierro se ha estudiado en diversas reacciones: catalizador másico, soporte catalítico de metales y de óxidos metálicos, núcleo de catalizadores tipo core-shell, o modificado mediante el anclaje de organocatalizadores y complejos metálicos. Se discute el desempeño catalítico de estos sistemas basados en magnetita, en reacciones de catálisis asimétrica, ambiental, ácido-base, de óxido-reducción, de síntesis multicomponente y de acoplamiento C-C. Particularmente, dichos catalizadores han mostrado enorme importancia en ciertas reacciones de tipo Sonogashira, Sonogashira–Hagihara, Mannich, Ullman, Knoevenagel, Suzuki-Miyaura y Fenton heterogénea, entre otras. Finalmente, se detallaron algunos usos tecnológicos de la magnetita en el contexto nacional (Colombia) y se intentó localizar geográficamente los depósitos importantes.

Introducción

Recientemente la catálisis heterogénea se ha convertido en una herramienta estratégica tecnológica debido a sus ventajas relacionadas con los procesos de producción, competitividad y economía. Esta catálisis se aplica en diversas transformaciones químicas a nivel industrial, por ejemplo en la refinería de petróleo, en la síntesis de productos de química fina y farmacéuticos y en diversas síntesis orgánicas. En dichos procesos se minimiza el impacto ambiental, pues frecuentemente el uso de disolventes orgánicos inflamables y de reactivos tóxicos es menor. Así mismo, se reducen las condiciones drásticas de reacción y se simplifican las separaciones complejas mediante la generación de productos con mayor selectividad; además permite la fácil separación de los catalizadores de los sistemas de reacción y posibilita su reutilización (1).

Muchos de estos procesos de catálisis heterogénea han integrado el uso de catalizadores con partículas de tamaño nanométrico, por lo que en los últimos años un gran número de investigaciones se ha enfocado en la síntesis de nanopartículas férricas o ferrosas. Así, diversas formas de óxidos de hierro como FeO (wustita), α-Fe2O3 (hematita) y γ-Fe2O3 (maghemita) se han empleado exitosamente en catálisis (2-4). 

Autores: Noval Lara, Virginia Esperanza; Ochoa Puentes, Cristian; Carriazo Baños, José Gregorio

Idioma: Español

Editor: Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ciencias. Departamento de Química.

Año: 2017

Disponible con Suscripción Virtualpro

Artículos


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Licencia

Atribución

Consultas: 2176

Citaciones: Revista Colombiana de Química Vol. 46 No. 1


Este documento es un artículo preparado por Virginia E. Noval, José G. Carriazo y Cristian Ochoa Puentes, quienes pertenecen al Departamento de Química de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Artículo publicado en la Revista Colombiana de Química (RCQ), la cual es una publicación científica arbitrada del Departamento de Química, Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Desde su lanzamiento en 1971 y hasta 1980, la Revista Colombiana de Química publicó un volumen por año y su periodicidad cambió a uno o dos volúmenes por año desde 1981 hasta 2006. A partir de 2007 y hasta la fecha publica tres volúmenes por año. Correo de contacto: rcolquim_fcbog@unal.edu.co.

En: Revista Colombiana de Química

Descripción

Se describió la intervención del mineral magnetita como catalizador o como soporte catalítico, un material inorgánico con una estructura de espinela inversa (FeFe2O4), en el desarrollo de un número importante de reacciones químicas de interés científico, tecnológico y ambiental. Debido a la necesidad actual de generar procesos químicos eficientes y favorables ambientalmente, la magnetita se ha convertido en un material promisorio en los contextos de la química verde, la química fina y la catálisis heterogénea. Este óxido de hierro se ha estudiado en diversas reacciones: catalizador másico, soporte catalítico de metales y de óxidos metálicos, núcleo de catalizadores tipo core-shell, o modificado mediante el anclaje de organocatalizadores y complejos metálicos. Se discute el desempeño catalítico de estos sistemas basados en magnetita, en reacciones de catálisis asimétrica, ambiental, ácido-base, de óxido-reducción, de síntesis multicomponente y de acoplamiento C-C. Particularmente, dichos catalizadores han mostrado enorme importancia en ciertas reacciones de tipo Sonogashira, Sonogashira–Hagihara, Mannich, Ullman, Knoevenagel, Suzuki-Miyaura y Fenton heterogénea, entre otras. Finalmente, se detallaron algunos usos tecnológicos de la magnetita en el contexto nacional (Colombia) y se intentó localizar geográficamente los depósitos importantes.

Introducción

Recientemente la catálisis heterogénea se ha convertido en una herramienta estratégica tecnológica debido a sus ventajas relacionadas con los procesos de producción, competitividad y economía. Esta catálisis se aplica en diversas transformaciones químicas a nivel industrial, por ejemplo en la refinería de petróleo, en la síntesis de productos de química fina y farmacéuticos y en diversas síntesis orgánicas. En dichos procesos se minimiza el impacto ambiental, pues frecuentemente el uso de disolventes orgánicos inflamables y de reactivos tóxicos es menor. Así mismo, se reducen las condiciones drásticas de reacción y se simplifican las separaciones complejas mediante la generación de productos con mayor selectividad; además permite la fácil separación de los catalizadores de los sistemas de reacción y posibilita su reutilización (1).

Muchos de estos procesos de catálisis heterogénea han integrado el uso de catalizadores con partículas de tamaño nanométrico, por lo que en los últimos años un gran número de investigaciones se ha enfocado en la síntesis de nanopartículas férricas o ferrosas. Así, diversas formas de óxidos de hierro como FeO (wustita), α-Fe2O3 (hematita) y γ-Fe2O3 (maghemita) se han empleado exitosamente en catálisis (2-4). 

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