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.

Tipos de catálise

Os catalisadores podem ser porosos, peneiras moleculares, monolíticos, suportados, não-suportados.

Entre os tipos de catálise podemos citar:

Catálise ácida

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

A que é provocada por íons hidroxila ou por substância de natureza básica, como aminas.

Catálise ácido-básica

A que é provocada por íons ácidos e também por íons básicos.

Catálise homogênea

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

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

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

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

• Envenenamento catalítico

isso eh uma sacanagem