Tipos de catalisadores

RKA4JL - Alô, alô, moçada! Tudo bem com vocês? Hoje nós falaremos sobre catalisadores. Um catalisador acelera uma reação química diminuindo a energia de ativação e existem muitos tipos de catalisadores. Vamos olhar para as enzimas, que são catalisadores biológicos. Digamos que isso represente nossa enzima e o lugar onde a reação ocorre é chamado de "sítio ativo da enzima". Vamos dizer que este é o nosso sítio ativo, e, então, a substância que reage no local de sítio ativo é chamada de substrato. Imagine que esses dois triângulos juntos são substratos da reação. Na próxima etapa, o substrato se liga à enzima no sítio ativo e quando o substrato se liga, pode produzir mudanças na forma do sítio ativo, que permitem uma melhor interação e ligação entre eles. À esquerda podemos ver como a forma do sítio ativo muda ligeiramente quando o substrato se liga a ele. Essa formação do complexo de substrato mais a enzima é chamada de "modelo de ajuste induzido". O substrato interage com a enzima por meio de interações não covalentes no sítio ativo. Interações químicas como ligações de hidrogênio e interações dipolo-dipolo podem causar uma mudança na densidade de elétrons, o que torna mais fácil alcançar o estado de transição para que a reação química aconteça. Portanto, diminui-se a energia de ativação e acelera-se a reação química como um todo. Imagine, agora, uma outra situação em que a ligação que une os dois triângulos seja desfeita, gerando dois produtos, ou seja, dois triângulos individuais e o sítio ativo da enzima volte à forma original e esteja pronto para catalisar outra reação química. A seguir, vamos falar sobre um catalisador homogêneo, que é um catalisador que está presente na mesma fase dos reagentes em uma mistura. Por exemplo, pensemos na reação de hidrólise da sacarose para se transformar em glicose e frutose. Esta reação pode ser catalisada pelo íon hidrônio e a sacarose e o íon hidrônio estão aquosos em uma solução, ou seja, o hidrogênio é um catalisador homogêneo. Este é um desenho da molécula de sacarose, que é um dissacarídeo composto de dois monossacarídeos. A glicose está aqui à esquerda e a frutose está à direita. Esses dois monossacarídeos são unidos por um tipo de ligação que chamamos de "ligação glicosídica". A hidrólise da sacarose é uma reação lenta e para acelerar precisamos adicionar um catalisador ácido. Então, se adicionarmos um catalisador ácido e termos íons de hidrogênio em solução aquosa, um único par de elétrons no oxigênio do éter vai pegar esse próton e esses elétrons se movem para formar a água. A protonação do oxigênio dá ao oxigênio uma carga "mais um" e permite que um mecanismo catalisado por ácido prossiga. Na verdade, mais etapas ocorrem nesse processo que eu simplifiquei aqui, certo? Em última análise, a sacarose é quebrada para formar glicose e frutose nessa hidrólise da sacarose catalisada por um ácido, tudo bem? Você sabia que as abelhas possuem a enzima que converte a sacarose em glicose e frutose? A frutose é mais doce do que a sacarose. O mel, portanto, é mais docinho do que o açúcar sacarose, que também é conhecido como açúcar de mesa. Continuando, um catalisador heterogêneo é um catalisador que está presente em uma fase diferente dos reagentes em uma mistura. Por exemplo, vejamos uma reação de hidrogenação. Nesta reação, o eteno reage com o hidrogênio em uma superfície de platina para formar etano. Agora, uma vez que a platina está na forma sólida e os nossos reagentes estão no estado gasoso, a platina é um exemplo de catalisador heterogêneo. Neste desenho temos nossos pedaços de metal platina e tanto a molécula de etano quanto o hidrogênio são adsorvidos à superfície do metal. Em seguida, a ligação entre os dois átomos de hidrogênio se quebra e obtemos os dois átomos de hidrogênio individuais ligados à superfície do metal da platina. Eventualmente, esses dois hidrogênios podem ser adicionados no lugar da dupla ligação do eteno e formar o etano, C₂H₆. Viu só que interessante esse mundo dos catalisadores químicos? Continue assistindo nossas aulas aqui na Khan Academy. Bons estudos e até a próxima!