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Os catalisadores são substâncias que aumentam a velocidade de uma reação química sem serem consumidos, e após a reação, podem ser recuperados da mistura reacional quimicamente inalterados. Eles participam da reação química , proporcionando um mecanismo alternativo de reação, que necessita de menos energia para a formação de produtos.
Observando os dois gráficos abaixo, vemos que ambos se tratam de uma mesma reação química, No entanto, o primeiro gráfico mostra a energia necessária para a conversão dos reagentes em produtos sem catalisador e, o segundo gráfico mostra a mesma conversão com catalisador.
Nota-se ao observar os gráficos, que a reação com o catalisador necessita de menos energia para a conversão dos reagentes em produtos . E como a reação com catalisador necessita de menos energia, Logo as moléculas nessa reação devem ter maior energia cinética para reagir e, com maior energia para reagir, maior vai ser o número de colisões entre as moléculas, assim, fazendo com que a reação ocorra mais rapidamente.
Catalisadores homogêneos e heterogêneos
De modo geral, os catalisadores podem ser classificados em duas categorias: catalisadores homogêneos e heterogêneos. Um catalisador homogêneo esta presente na mesma fase que os reagentes e pode servir para acelerar uma reação através da formação de um intermediário reativo com um dos reagentes:
Por exemplo, a reação de decomposição do álcool t-butílico (CH3)3COH para produzir água e isobuteno
${{(C{{H}_{3}})}_{3}}COH{{\to
}_{_{{}}}}{{(C{{H}_{3}})}_{2}}C=C{{H}_{2}}+{{H}_{2}}O$
É catalisada pela presença de pequenas quantidades de HBr. Na ausência de HBr, a energia de ativação da reação é 274 KJ/mol e abaixo de 450 °C, a reação ocorre a uma velocidade quase imperceptível .Na presença do HBr é encontrada uma energia de ativa de 127KJ/mol e é possível que a reação catalisada se processe por um ataque do HBr ao álcool
${{(C{{H}_{3}})}_{3}}COH+HBr\to
{{(C{{H}_{3}})}_{3}}CBr+{{H}_{2}}O$
Seguida pela rápida decomposição do Brometo de t-butila(CH3)3CBr
${{(C{{H}_{3}})}_{3}}CBr\to
{{(C{{H}_{3}})}_{2}}C=C{{H}_{2}}+HBr$
Assim o HBr proporciona um percurso alternativo de baixa energia para a reação e maior velocidade de reação.
Já um catalisador heterogêneo, não está na mesma fase que os reagentes, porém, ele proporciona uma superfície favorável sobre a qual ocorre a reação.
Por exemplo a reação entre o hidrogênio (gás) e o etileno (gás) formando o etano, sob a ação catalítica de alguns metais sólidos, como a platina e o níquel.
${{H}_{2}}(g)+{{C}_{2}}{{H}_{4}}(g)\xrightarrow{Pt(s)}{{C}_{2}}{{H}_{6}}(g)$
Referências
- Química Geral Vol.2 – James E.Brady, Gerard E. Humiston – Livros técnicos e científicos editora S.A,1986
- http://www.infoescola.com/quimica/catalisadores/ (Acessado em 19/06/2012 as 15:40)
- Fundamentos da Catalise,Remolo Ciola ,Editora da Universidade de São Paulo, 1981
Sobre o autor
Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico com Pós Graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho e também sou Green Belt em Lean
Six Sigma. Além disso, eu conclui recentemente o curso de Engenharia Civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)
4 Comentários de "Catalisadores: Homogêneos e Heterogêneos"
Boa noite....você conhece laboratórios que façam testes em catalisadores que poderia me indicar por favor.
Olá Anônimo
Infelizmente, eu não conheço, mas eu te aconselho a buscar um laboratório que seja acreditado pelo Inmetro, para evita dor de cabeça.
Qual tipo de catalisador é mais sustentável para processos industriais modernos? e Quais as principais desvantagens de cada tipo?
Olá Anônimo
Os catalisadores mais sustentáveis para processos industriais modernos são os biocatalisadores, como enzimas, e os catalisadores heterogêneos baseados em materiais renováveis ou abundantes, como os de níquel/alumina ou nanocatalisadores verdes, pois operam sob condições amenas de temperatura e pressão, reduzem o consumo de energia, minimizam resíduos tóxicos e utilizam matérias-primas biodegradáveis ou recicláveis.
Esses tipos promovem reações mais eficientes e limpas, alinhando-se aos princípios da química verde, ao contrário dos catalisadores homogêneos tradicionais que demandam solventes orgânicos voláteis e metais preciosos escassos.
A escolha depende do processo específico, mas os biocatalisadores destacam-se pela alta seletividade e baixa pegada ambiental em indústrias como farmacêutica e biocombustíveis.
Entre as principais desvantagens, os biocatalisadores sofrem com instabilidade térmica e sensitividade a pH, limitando sua aplicação em condições industriais extremas, além de custos iniciais elevados de produção e purificação de enzimas.
Já os catalisadores heterogêneos, embora reutilizáveis, podem apresentar menor atividade catalítica em comparação aos homogêneos e requerem regeneração periódica devido à desativação por envenenamento ou aglomeração, demandando investimentos em engenharia para otimizar sua durabilidade.
Os nanocatalisadores, por sua vez, enfrentam desafios de separação e recuperação do meio reacional, além de potenciais riscos ambientais se não forem adequadamente reciclados.
Espero ter sido claro
Um abraço
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