O que é catalisador químico?
O catalisador químico é uma substância utilizada em uma reação para promover a sua aceleração. Diferentemente dos reagentes, essa substância não é consumida ao final da reação. Ou seja, o catalisador é responsável por acelerar a velocidade de uma reação química, mas não sofre alteração durante esse processo.
Um exemplo para elucidar o funcionamento dos catalisadores é a reação de decomposição da água oxigenada (H2O2). Em condições normais de temperatura e pressão, a transformação do H2O2 em água e gás oxigênio ocorre de maneira muito lenta.
2 H2O2 → 2 H2O + O2
No entanto, quando a água oxigenada é colocada sobre um machucado, observa-se a formação de uma grande quantidade de bolhas que representam a liberação de oxigênio na reação. Desse modo, em contato com um machucado, uma enzima presente no sangue é capaz de acelerar essa decomposição. De fato, a enzima é um catalisador biológico e nesse exemplo, a enzima é a catalase sendo capaz de acelerar essa reação.
Como funcionam os catalisadores químicos?
De modo geral, os catalisadores aceleram a reação devido a possibilidade de um caminho diferente para o mecanismo reacional, ou seja, modificam o caminho de interação entre os reagentes e o de formação dos produtos. Esse novo caminho apresenta uma energia de ativação menor do que o caminho reacional sem o uso desses compostos.
Em um equilíbrio químico, por exemplo, a utilização dos catalisadores modificam ambas as velocidades em uma mesma proporção e por isso, o equilíbrio não é afetado.
Considerando uma reação genérica:
A + B → AB
Como em toda a reação, a ocorrência depende de uma energia mínima de ativação para que se forme um complexo ativado. Esse complexo ativado é uma estrutura instável e intermediária entre os reagentes e produtos. O catalisador então, diminui o valor dessa energia fazendo com que o complexo ativado seja formado por um outro caminho de uma maneira muito mais rápida.
Mas como isso acontece?
Ao utilizarmos um catalisador X, ele irá interagir com um dos reagentes formando um composto intermediário (AX) que irá se transformar no produto enquanto o catalisador é regenerado.
AX + B → AB + X
Por esse novo caminho, a energia de ativação diminui e consequentemente, a velocidade aumenta. Ressalta-se que a variação de entalpia (∆H) não se altera, uma vez que as energias dos reagentes e produtos se mantém a mesma.
Tipos de catálise
As reações que se utilizam de um catalisador são chamadas de catálise e ocorrem de duas maneiras: de forma homogênea ou heterogênea.
- Catálise heterogênea: esse tipo de catálise ocorre quando o catalisador está em um estado físico diferente dos reagentes;
- Catálise homogênea: nesse caso, o catalisador está no mesmo estado físico, ou seja, se a reação ocorrer entre dois reagentes líquidos, o catalisador também deverá estar líquido.
