Um catalisador é uma substância química que afeta a taxa de uma reação química, alterando a energia de ativação necessária para que a reação prossiga. Este processo é chamado de catálise. Um catalisador não é consumido pela reação e pode participar de múltiplas reações de cada vez. A única diferença entre uma reação catalisada e uma reação não catalisada é que a energia de ativação é diferente. Não há efeito sobre a energia dos reagentes ou dos produtos. O ΔH para as reações é o mesmo.
Como funcionam os catalisadores
Os catalisadores permitem um mecanismo alternativo para os reagentes se tornarem produtos, com uma menor energia de ativação e diferentes estados de transição. Um catalisador pode permitir que uma reação prossiga a uma temperatura mais baixa ou aumente a taxa de reação ou seletividade. Os catalisadores frequentemente reagem com reagentes para formar intermediários que eventualmente produzem os mesmos produtos de reação e regeneram o catalisador. Observe que o catalisador pode ser consumido durante um dos passos intermediários, mas será criado novamente antes que a reação seja concluída.
Catalisadores Positivos e Negativos (Inibidores)
Normalmente, quando alguém se refere a um catalisador, eles significam um catalisador positivo , que é um catalisador que acelera a taxa de uma reação química, diminuindo sua energia de ativação. Existem também catalisadores ou inibidores negativos, que retardam a taxa de uma reação química ou diminuem sua probabilidade de ocorrer.
Promotores e venenos catalíticos
Um promotor é uma substância que aumenta a atividade de um catalisador. Um veneno catalítico é uma substância que inativa um catalisador.
Catalisadores em ação
- As enzimas são catalisadores biológicos específicos da reação. Eles reagem com um substrato para formar um composto intermediário instável. Por exemplo, a anidrase carbônica catalisa a reação:
H 2 CO 3 (aq) ⇆ H 2 O (l) + CO 2 (aq)
A enzima permite que a reação atinja o equilíbrio mais rapidamente. No caso desta reação, a enzima torna possível que o dióxido de carbono se difunda para fora do sangue e para os pulmões, para que possa ser exalado. - O permanganato de potássio é um catalisador para a decomposição do peróxido de hidrogênio em oxigênio e água. Adicionando permanganato de potássio aumenta a temperatura da reação e sua taxa.
- Vários metais de transição podem atuar como catalisadores. Um bom exemplo de platina no catalisador de um automóvel. O catalisador torna possível transformar o monóxido de carbono tóxico em dióxido de carbono menos tóxico. Este é um exemplo de catálise heterogênea.
- Um exemplo clássico de uma reação que não ocorre a uma taxa apreciável até que um catalisador seja adicionado é aquele entre gás hidrogênio e gás oxigênio. Se você misturar os dois gases, nada acontece. No entanto, se você adicionar calor de uma partida acesa ou de uma faísca, você superará a energia de ativação para iniciar a reação. Nesta reação, os dois gases reagem para produzir água (explosivamente).
H 2 + O 2 ↔ H 2 O
- A reação de combustão é semelhante. Por exemplo, quando você queima uma vela, você supera a energia de ativação aplicando calor. Uma vez que a reação começa, o calor liberado da reação supera a energia de ativação necessária para permitir que ela prossiga.