Catálise
Nota: catalisador redireciona para este artigo. Para o catalisador de automóveis, veja Conversor catalítico.A catálise é a mudança de velocidade de uma reação química devido à adição de uma substância (catalisador) que praticamente não se transforma ao final da reação. Os aditivos que reduzem a velocidade das reações se chamam inibidores. Os catalisadores agem provocando um novo caminho reacional, no qual tem uma menor energia de ativação.
Existem dois tipos de catálise: homogénea, na qual o catalisador se dissolve no meio em que ocorre a reação, e neste caso forma um reativo intermediário, que se rompe; e heterogénea, em que se produz a adsorção dos reagentes na superfície do catalisador; a catálise heterogénea é frequentemente bloqueada por impurezas denominadas "venenos".
Catalisador é toda e qualquer substância que acelera uma reação, diminuindo a energia de ativação, diminuindo a energia do complexo ativado, sem ser consumido, durante o processo. Um catalisador normalmente promove um caminho (mecanismo) molecular diferente para a reação. Por exemplo, hidrogênio e oxigênio gasosos são virtualmente inertes à temperatura ambiente, mas reagem rapidamente quando expostos à platina, que por sua vez, é o catalisador da reação.
Catalisadores sintéticos comerciais são extremamente importantes. Aproximadamente um terço de todo material do produto nacional bruto dos Estados Unidos envolve um processo catalítico em alguma etapa entre a matéria-prima e os produtos acabados. Como um catalisador torna possível a obtenção de um produto final por um caminho diferente (por exemplo, uma barreira de energia mais barata), ele pode afetar tanto o rendimento quanto a seletividade.
O catalisador pode diminuir a energia de ativação, aumentando assim a velocidade da reação. Catalisadores têm amplo emprego na indústria, por exemplo no processo de fabricação de ácidos (como ácido sulfúrico e ácido nítrico), hidrogenação de óleos e de derivados do petróleo. Todos os organismos vivos dependem de catalisadores complexos chamados enzimas que regulam as reações bioquímicas.
Ao contrário do que se possa imaginar, a temperatura não funciona como catalisador, apesar de, o aumento desta acelerar a reação. Porém, entende-se por catalisador, aquele composto que acelera a reação química diminuindo a energia de ativação da mesma, o que não ocorre com a elevação da temperatura, que propicia um aumento da energia do meio reacional e não uma diminuição da energia de ativação.
Na catálise homogénea:
- Os reagentes e o catalisador encontram-se na mesma fase, geralmente é líquida;
- Acelera o processo de reação;
- A reacção evolui através de espécies intermédios com menor energia de activação;
- A reacção tem mais do que um passo;
- Os metais de transição estão normalmente envolvidos.
Exemplos de catalisadores usados na catálise homogénea:
- Iões de metais de transição;
- Complexos de metais de transição;
- Ácidos e bases inorgânicos;
- Enzimas.
Na catalise heterogénea:
- O catalisador e os reagentes/produtos encontram-se em fases diferentes;
- Acontece em lugares activos da superfície do catalisador;
- Os gases são adsorvidos na superfície do catalisador, formando ligações fracas com os átomos metálicos do catalisador.
Exemplos de catalisadores que entram na catálise heterogénea:
- Os metais de transição;
- Óxidos de metais de transição;
- Zeólitos;
- Sílica/alumina.
Um exemplo muito usado de catálise, é quando a tromboplastina com íons de cálcio catalisa a reação de conversão de uma proteína sanguínea, a protrombina em trombina. Após outros processos, forma-se o coágulo.
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Tipos de catálise[editar]
Os catalisadores podem ser porosos, peneiras moleculares, monolíticos, suportados, não-suportados.
Entre os tipos de catálise podemos citar:
Catálise ácida[editar]
A que é provocada por íons hidrogênio ou por substância de natureza ácida. Pode ser realizada através de um solvente prótico - por exemplo - ácido sulfúrico.
Catálise básica[editar]
A que é provocada por íons hidroxila ou por substância de natureza básica, como aminas.
Catálise ácido-básica[editar]
A que é provocada por íons ácidos e também por íons básicos.
Catálise homogênea[editar]
A catálise homogênea diz respeito a processos nos quais um catalisador está em solução com pelo menos um dos reagentes. Ocorre quando a mistura catalisadores + reagentes é uma mistura homogênea.
Catálise heterogênea[editar]
É um tipo de catálise onde reagentes, produtos e catalisadores encontram-se em fases diferentes. A catálise heterogênea envolve mais de uma fase; normalmente o catalisador é sólido e os reagentes e produtos estão na forma líquida ou gasosa. Nesse caso, o catalisador fornece uma superfície onde os reagentes irão reagir mais facilmente, e com menor energia de ativação.
Catálise por transferência de fase[editar]
Aquela que emprega catalisador capaz de retirar um reagente de uma fase, por exemplo aquosa e transferi-lo para outra fase, por exemplo orgânica (benzeno, etc), na qual sua reatividade se torna maior.
Histórico[editar]
Os catalisadores têm sido utilizados pelo ser humano por mais de 2000 anos. Os primeiros usos mencionados de catalisadores foram a produção do vinho, queijo e pão. Descobriu-se que era sempre necessário adicionar uma pequena quantidade da batelada anterior para fazer a nova batelada.
Todavia, foi somente em 1835 que Berzelius começou a reunir as observações de antigos químicos sugerindo que pequenas quantidades de uma origem externa poderiam afetar grandemente o curso de reações químicas. Esta força misteriosa atribuída à substância foi chamada catalítica. Em 1894, Oswald expandiu a explicação de Berzelius ao afirmar que catalisadores eram substâncias que aceleravam a velocidade de reações químicas sem serem consumidas.
Em mais de 150 anos desde o trabalho de Berzelius, os catalisadores têm desempenhado um importante papel econômico no mercado mundial. Apenas nos Estados Unidos, as vendas de catalisadores de processo em 1996 chegaram a US$ 1 bilhão, sendo usado principalmente no refino de petróleo e na fabricação de produtos químicos.
Ver também[editar]
