Catalisadores

Introdução

Uma reação quimica ocorre quando um ou mais reagentes se transforma em um ou mais produtos, por exemplo, seguindo essa formula:

a+b→c

Em que “a” e “b” são reagentes e “c” é o produto.

A ocorrencia de uma reação depende de varios fatores, entre eles, a natureza dos reagentes, o contato entre eles e sua energia de ativação.

Substancias diferentes não nescessariamente reagem quando entram em contato, quando uma reação ocorre, os reagentes possuem uma “afinidade” um ao outro.

Quando os reagentes entram em contato, as particulas que os compoem vão colidir

umas com as outras, parte dessas colisoes vão originar produtos dependendo da sua direção e energia.

Durante uma reação, os átomos dos reagentes vão colidir e se rearranjar originando os produtos, contudo, nem todas as colisoes resultam na quebra e formação de novas ligações de átomos, quando as colisões não resultam em quebra das ligações, elas são chamadas de choques não eficazes, enquanto as colisoes que resultam na quebra das ligações são denominadas choques eficazes.

Durante um choque eficaz, forma-se uma estrutura intermediária entre os reagentes e produtos, denominada complexo ativado, onde ocorre o quebramento das ligaçoes presentes nos reagentes e a formação de novas ligaçoes, originando os produtos.

Para que uma colisão seja eficiente, ela deve ocorrer em uma geometria favoral, como exemplificada no seguinte esquema:

Fig1: Esquema exemplificando a geometria de um choque efetivo.

Alem da geometria favorável, um choque efetivo tambem requer que as moléculas dos reagentes possuam energia o suficiente para formar o complexo ativado. A quantidade de energia minima nescessaria para a formação do complexo ativado é chamada de Energia de Ativação (Ea).

Isso significa que para que uma reação ocorra, é nescessario que os reagentes absorvam uma quantidade de energia que seja, no minimo, igual a da Ea, isso ocorre tanto para reaçoes exotérmicas quanto endotérmicas como exemplificado a seguir.

Fig2:Em que E1 é a energia dos reagentes, E2 a Energia do complexo ativado, E3 a energia dos produtos, b a energia de ativação e c é a variação de entalpia.

Reaçoes diferentes apresentam energia de ativação diferentes, sendo que reaçoes com menores energias de ativação ocorreram maior velocidade.

Quando se fala da velociade de uma reação, se procura saber qual é a velocidade de consumo de um reagente (taxa de consimo) ou a velocidade de formação de um produto (taxa de formação.

As quantidades de reagentes e produtos podem ser ser expressa em massa, volume, numero de mol e mol por litro enquanto a velociade pode ser medida em horas, minutos e segundos.

A velocidade varia ao longo da reação, por isso se trabalha com a velociade média da reação, que é dada pela seguinte formula:

Vm=([∆Q(Quantidade)])/∆t

A velocidade média de uma reação varia de acordo com a concentração, visto que quanto maior a concentração de reagentes, maior o numero de colisoes possiveis, visto isso, concluisse que a velocidade média de uma reação diminui de acordo com a redução da concentração de seus reagentes, como exemplificado por esse grafico:

Fig3: Grafico de concentração de reagentes e produtos em relação ao tempo, em que A é um reagente e B um produto.

Alem da concentração de reagentes, a velocidade de uma reação tambem pode ser influenciada por outros fatores, como a superfície de contato dos reagentes, visto que as colisões entre reagentes ocorrem na superficie deles, ou seja, quanto maior a superficie, maior o numero de colisoes ocorrendo e maior a velocidade de uma reação.

Por isso, assumindo que uma reação ocorra com a mesma temperatura e concentração, a reação em que os reagentes estão, por exemplo, pulverizados, tera uma velocidade maior doque uma em que os reagentes estejam em um unico solido.

Outro fator que altera a velocidade de uma reação é a temperatura, visto que moleculas sugeitas a uma maior temperatura se movimentam mais rapidamente, elas terão colisoes com mais frequencia e maior energia, resultando em um aumento na velocidade da reação.

Finalmente, a velocidade de uma reação pode ser pela presença de um catalisador, uma substancia capaz de acelerar uma reação sem ser consumida por ela, isso ocorre pois os catalisadores criam um caminho de reação alternativo que exige uma menor energia de ativação, fazendo com que a reação ocorra de maneira mais rapida, como exemplificada nesse grafico: