Os catalisadores estão presentes em diversas áreas da nossa vida, mesmo que muitas vezes passem despercebidos. Eles são fundamentais para acelerar reações químicas sem serem consumidos, e isso os torna extremamente úteis, seja na natureza ou na indústria.
As reações com catalisadores estão presentes em muitas questões de química, haja vista que são de suma importância para a vida cotidiana. Por isso, dominar o assunto é essencial para quem está se preparando para o Enem e vestibulares. Leia o artigo para entender tudo sobre catalisadores! Vamos lá?
Navegue pelo conteúdo
O que é um catalisador?
O tempo de duração de uma reação química pode variar dependendo de diversos fatores, como temperatura, pressão e energia de ativação. Dessa forma, algumas reações são muito demoradas, necessitando, por vezes, de mecanismos que acelerem essas reações. Nesse sentido, para acelerar reações químicas, podemos utilizar catalisadores.
Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação química sem ser permanentemente consumida no processo. Ele participa ativamente da reação, mas é regenerado ao final, podendo assim atuar repetidamente.
Os catalisadores são utilizados para acelerar reações químicas, mas não são consumidos na durante a reação, sendo regenerados ao final do ciclo catalítico. Dessa maneira, um catalisador não altera os produtos ou o equilíbrio de uma reação, pois interfere apenas na sua velocidade, acelerando-a.
Como os catalisadores atuam?
Como foi mencionado anteriormente, os catalisadores aceleram as reações químicas. Basicamente, isso é possível porque os catalisadores fornecem um novo caminho reacional (um caminho alternativo), com uma Energia de ativação (Ea) menor do que a da reação não catalisada, fazendo com que a reação ocorra de maneira mais rápida. Veja como isso pode ser expresso em um gráfico:
Por meio do gráfico, chegamos às seguintes conclusões:
- O catalisador cria uma “rota mais baixa” no diagrama de energia, diminuindo a barreira energética para a reação ocorrer;
- O catalisador não altera o ΔH (entalpia) global da reação (a quantidade total de calor ou energia liberada ou absorvida pela reação permanece a mesma); e
- O catalisador aumenta a velocidade com que uma reação reversível atinge o equilíbrio, acelerando tanto a reação direta quanto a inversa, mas não altera a posição de equilíbrio.
Tipos de catálise
As catálises são as reações que utilizam catalisador. Geralmente classificamos as catálises em homogênea, heterogênea ou enzimática, de acordo com os seguintes critérios:
Catálise homogênea
Na catálise homogênea, o catalisador está na mesma fase física dos reagentes e produtos.
Exemplo:
2 SO2 (g) + O2 (g) 
2 SO3 (g)
Nessa reação, todos os reagentes e produtos estão no estado gasoso, assim como o catalisador (NO), que também está no estado gasoso. Por isso, essa é uma catálise homogênea.
Catálise heterogênea
Na catálise heterogênea, o catalisador está em um fase física diferente dos reagentes e produtos.
Exemplo:
2 SO2 (g) + O2 (g) 
2 SO3 (g)
Nesse exemplo, todos os reagentes e produtos estão no estado gasoso, enquanto o catalisador (Pt) está no estado sólido. Por isso, essa é uma catálise heterogênea.
Mecanismo de adsorção na superfície
A catálise heterogênea costuma acontecer por meio do mecanismo de adsorção na superfície, da seguinte maneira:
- Adsorção: as moléculas reagentes se prendem à superfície do catalisador sólido (o catalisador segura as moléculas, deixando-as mais reativas);
- Reação na superfície: depois de adsorvidas, as moléculas reagem entre si ou sofrem transformações químicas sobre a superfície do catalisador (ocorre a formação dos produtos); e
- Dessorção: por fim, os produtos se desprendem da superfície.
Catálise enzimática
A catálise enzimática, por sua vez, é um tipo de reação que utiliza as enzimas como catalisadores. As enzimas são catalisadores naturais, são produzidas pelos seres vivos para acelerar as reações necessárias à sobrevivência. Um exemplo de enzima é a amilase salivar (ou ptialina), que está presente na saliva humana e acelera a digestão de carboidratos.
As enzimas apresentam alta especificidade, catalisando apenas um tipo específico de reação. Nesse sentido, dizemos que as enzimas atuam em um modelo chave-fechadura, tendo em vista que agem de maneira muito seletiva.
Promotores e inibidores catalíticos
Os promotores são substâncias que aumentam a atividade de um catalisador, mas não apresentam atividade catalítica sozinhos. Os promotores podem ser do tipo capturadores (se ligam a impurezas que possam atrapalhar a catálise) ou facilitadores (promovem a formação de sítios catalíticos ativos).
Já os inibidores (ou venenos catalíticos) são substâncias que reduzem ou anulam a atividade de um catalisador. Eles são muito empregados na medicina, por exemplo, em medicamentos que atuam através da inibição enzimática, como a aspirina.
Aplicações dos catalisadores
Indústria química
Vários processos industriais dependem de catalisadores para serem viáveis economicamente e ecologicamente. Um exemplo clássico é o processo Haber-Bosch, responsável pela produção da amônia (NH3) a partir do nitrogênio e do hidrogênio. A amônia é a base para fertilizantes, essenciais para a agricultura moderna.
Catalisadores automotivos
Nos automóveis, os catalisadores estão presentes nos escapamentos dos chamados catalisadores automotivos. Eles ajudam a converter gases poluentes em substâncias menos prejudiciais.
Processos biológicos
No corpo humano e em outros seres vivos, os catalisadores naturais são as enzimas. Elas aceleram diversas reações essenciais, como a digestão, a respiração celular e a síntese de moléculas importantes.
Questões sobre catalisadores
Mackenzie (2023)
O uso de catalisadores em processos químicos é usual e muito importante. Grandes investimentos são realizados tanto por empresas quanto por órgãos públicos visando a síntese de materiais que atuem como catalisadores cada vez mais seletivos e eficientes. Dessa forma, busca-se atingir a inovação tecnológica de materiais e processos químicos.
Os catalisadores aumentam a velocidade da reação química, porque
A) permitem que reações não espontâneas se tornem espontâneas.
B) permitem que a reação se desenvolva por um caminho de reação exotérmico.
C) permitem que a reação se desenvolva por um caminho de menor energia de ativação.
D) promovem o aumento da energia cinética dos reagentes.
E) permitem que a reação se desenvolva por um caminho de reação em fase homogênea.
Resposta:
GABARITO: ALTERNATIVA C.
PUC-SP (2018)
Considere uma reação genérica em que os reagentes D e G transformam-se no produto J. A cinética dessa reação pode ser estudada a partir do gráfico a seguir que representa a entalpia de reagentes e produtos, bem como das espécies intermediárias formadas durante o processo. No gráfico, estão representados os caminhos da reação na presença e na ausência de catalisador.
Um aluno ao analisar esse gráfico fez algumas afirmações a respeito da reação D + G → J:
I. z representa a variação de entalpia (ΔH) dessa reação.
II. y representa a energia de ativação dessa reação na presença de catalisador.
III. x + z representa a energia de ativação dessa reação na ausência de catalisador.
IV. Essa reação corresponde a um processo endotérmico.
Estão corretas apenas as afirmações
A) I e II.
B) I e III.
C) II e III.
D) II e IV.
E) I, II e IV.
Resposta:
GABARITO: ALTERNATIVA A.
Afirmativa I: certo. A variação da entalpia é representada pela letra z.
Afirmativa II: certo. A curva em vermelho representa a reação na presença do catalisador.
Afirmativa III: errado. A energia de ativação dessa reação, na ausência de catalisador, é representada apenas por x.
Afirmativa IV: errado. Trata-se de uma reação exotérmica, já que energia dos produtos é menor que a energia dos reagentes.
Estude com o Estratégia Vestibulares
Aprenda química com os cursos do EV. Assim, você terá acesso aos melhores materiais para a sua preparação, além de acesso ao banco de questões e ao fórum de dúvidas para fazer perguntas diretamente aos professores. Clique no banner abaixo e estude conosco!
