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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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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!