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Biblioteca de Química
Curso: Biblioteca de Química > Unidade 17
Lição 3: Equação de Arrhenius e mecanismos de reação- Teoria da colisão
- A equação de Arrhenius
- Formas da equação de Arrhenius
- Como usar a equação de Arrhenius
- Teoria de colisão e a distribuição de Maxwell-Boltzmann
- Leis da velocidade para reações elementares
- Mecanismos e a etapa determinante da velocidade
- Mecanismos de reação
- A aproximação pré-equilíbrio
- Perfis de energia de reação com várias etapas
- Catalisadores
- Tipos de catalisadores
- Tipos de catalisadores
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Tipos de catalisadores
Os catalisadores podem ser classificados como homogêneos, heterogêneos ou enzimáticos. Os catalisadores homogêneos existem na mesma fase que os reagentes, enquanto os catalisadores heterogêneos existem em uma fase diferente que os reagentes. As enzimas são catalisadores biológicos que aceleram as reações bioquímicas em organismos vivos, geralmente por várias ordens de magnitude. Versão original criada por Jay.
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Transcrição de vídeo
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!