Teoria do catalisador
Introdução
Em geral
Catálise é o processo pelo qual a velocidade de uma reação química é aumentada, devido à participação de uma substância chamada catalisador;[1] aqueles que desativam a catálise são chamados de inibidores. Uma característica importante é que a massa do catalisador não se altera durante a reação química, o que o diferencia de um reagente, cuja massa diminui ao longo da reação.
Na síntese de muitos dos produtos químicos industriais mais importantes existe a catálise, pois pode reduzir o tempo necessário. O envenenamento por catalisador, que geralmente é um processo indesejável, também é utilizado na indústria química. Por exemplo, na redução de etino a eteno, o catalisador de paládio (Pd) é parcialmente "envenenado" com acetato de chumbo (II), Pb(CHCOO). Sem a desativação do catalisador, o eteno produzido seria posteriormente reduzido a etano.[2][3].
Generalidades
A catálise está envolvida em muitos processos industriais. Da mesma forma, a maioria dos processos “biologicamente” significativos são catalisados. A pesquisa em catálise é um dos principais campos da ciência aplicada e envolve muitas áreas da química, especialmente a química organometálica e a ciência dos materiais. A catálise é importante para muitos aspectos da ciência ambiental, por exemplo, o conversor catalítico em automóveis e a dinâmica do buraco na camada de ozônio. As reações catalíticas são preferidas na química verde para um ambiente amigável devido à quantidade reduzida de resíduos gerados[4], em vez de reações estequiométricas nas quais todos os reagentes são consumidos e mais produtos secundários são formados. O catalisador mais comum é o próton (H). Muitos metais de transição e complexos de metais de transição são usados em catálise. Catalisadores chamados enzimas são importantes na biologia.
O catalisador funciona fornecendo um caminho de reação alternativo para o produto da reação. A taxa da reação aumenta à medida que esta via alternativa tem uma energia de ativação mais baixa do que a via de reação não mediada por catalisador. A dismutação do peróxido de hidrogênio em água e oxigênio é uma reação fortemente afetada pelos catalisadores:
Esta reação é favorecida, no sentido de que os produtos da reação são mais estáveis que o material de partida, porém, a reação não catalisada é lenta. A decomposição do peróxido de hidrogénio é de facto tão lenta que soluções de peróxido de hidrogénio estão comercialmente disponíveis. Após a adição de uma pequena quantidade de dióxido de manganês, o peróxido de hidrogênio reage rapidamente de acordo com a equação acima. Este efeito é facilmente observado pela efervescência do oxigênio.[5] O dióxido de manganês pode ser recuperado inalterado e reutilizado indefinidamente e, portanto, não é consumido na reação. Consequentemente, o dióxido de manganês .[6].