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CINETICA.UMC.2017.2

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catalisador
 Ea com
 catalisador
 H < 0
Reagentes
 Produtos
b) Reação endotérmica:
 Caminho da reação
Energia (kcal/mol)
 Esem catal.
 
 Ecom catal.
 Eprod.
 Ereag.
s/ cat.
 Diminuição da Ea 
 provocada pela ação
 do catalisador
 Produtos H > 0
Reagentes
Reagentes
Ea
com
cat.
Ea sem
catalisador
c/ cat.
CLASSIFICAÇÃO DA AÇÃO CATALÍTICA
 A ação de um catalisador é classificada em homogênea ou heterogênea conforme os reagentes formem junto ao catalisador um sistema respectivamente monofásico ou polifásico.
Ação catalítica homogênea:
Exemplo:
2 H2O2(aq) 2 H2O(l) + O2(g)
 A decomposição da água oxigenada (solução aquosa de peróxido de hidrogênio) é acelerada em meio básico (OH - ).
 Como os íons hidróxido, OH - , que agem como catalisadores, também estão dissolvidos em solução aquosa, eles formam, junto à água oxigenada, um sistema monofásico. Portanto, a catálise é homogênea.
Ação catalítica heterogênea:
Exemplo:
H2C=CH2(g) + H2(g) H3C-CH3(g) 
 A adição de gás hidrogênio ao gás eteno é acelerada pela presença de níquel metálico finamente dividido.
 Como o níquel se encontra na fase sólida e os reagentes na fase gasosa, mforma-se um sistema bifásico e a catálise é dita heterogênea.
MECANISMO DA CATÁLISE
 O catalisador age na reação mudando seu mecanismo, ou seja, mudando o caminho através do qual os reagentes se transformam em produtos.
Numa catálise homogênea, o catalisador forma com um dos reagentes um composto intermediário. Este composto necessita de menos energia de ativação para prosseguir a reação e, conseqüentemente, a velocidade aumenta.
Exemplo:
Considere a reação de combustão do dióxido de enxofre catalisada pelo dióxido de nitrogênio, NO2(g):
2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)
Na ausência de catalisador esta reação é bastante lenta.
A presença do NO2(g) , porém, altera o mecanismo, tornando a reação bem mais rápida.
Etapa I 2 SO2(g) + 2 NO2(g) 2 SO3(g) + 2 NO(g)
Etapa II 2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)
Reação Global 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)
Graficamente:
 Caminho da reação
Energia (kcal/mol)
 Esem catal.
 Ecom catal. I
 Ecom catal. II
 Ereag
 Eprod
 Ea sem 
 catalisador
s/ cat.
 I II
H
onde I indica a energia de ativação com catalisador, para a etapa I, e
 II indica a energia de ativação com catalisador, para a etapa II.
Numa catálise heterogênea, o catalisador adsorve as moléculas dos reagentes em sua superfície. Isso enfraquece as ligações nessas moléculas facilitando a formação do complexo ativado, o que diminui a energia de ativação e aumenta a velocidade da reação.
Exemplo:
Considere a reação de combustão do dióxido de enxofre catalisada pelo pentóxido de divanádio, V2O5(s).
 2 SO2 (g) + 1 O2 (g) 2 SO3 (g)
 Ligações enfraquecidas
Molécula reagente (O2)
 Catalisador sólido V2O5
AUTOCATÁLISE 
 Uma reação é dita de autocatálise quando um dos seus produtos age como catalisador da reação.
 No início, a reação é bastante lenta. Porém, à medida que os produtos começam a se formar e o produto catalisador começa a agir, a velocidade da reação aumenta consideravelmente.
 Exemplo:
 Reação entre cobre metálico e ácido nítrico catalisada pelo monóxido de nitrogênio, que é um dos produtos desta reação:
 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) 3 Cu(NO3)2(aq) + 4 H2O(l) + 2 NO(g)
 catalisador
AÇÃO DOS INIBIDORES
 Inibidor é uma substância que tem ação inversa à de um catalisador, ou seja, diminui a velocidade da reação, aumentando a energia de ativação.
 Por exemplo:
 2 H2O2(aq) 2 H2O(l) + O2(g)
 A decomposição da água oxigenada se torna mais lenta em meio ácido, H3O+ . Dizemos que esse meio age como inibidor da reação.
 Os inibidores são importantes para o controle e o estudo de reações que normalmente ocorrem muito rápido. 
 A função principal dos inibidores, porém, se encontra na ação como conservante de alimentos, bebidas, cosméticos e toda espécie de produtos perecíveis.
 Dois conservantes muito usados para esses fins são:
Benzoato de sódio (conhecido como nipagin): C6H5 COO- Na+ 
Tetraborato de sódio (conhecido como nipazol): Na2B4O7 . 10 H2O
ENZIMAS (BIOCATALISADORES)
Enzimas são proteínas grandes e complexas que atuam como catalisadores em processos biológicos. Como são catalisadores (biocatalisadores), elas abaixam a energia de ativação da reação através da formação de uma estrutura de transição (complexo ativado).
As enzimas são catalisadores específicos. Assim, enquanto os íons H+ (aq) são catalisadores de inúmeras reações, a enzima denominada zimase, elaborada pelo microorganismo Saccharomyces cerevisae, é um catalisador específico para a reação:
 C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2
Como catalisadores, as enzimas mostram-se também surpreendentemente ativas. Assim, a hidrólise completa de proteínas em aminoácidos, na presença de íons H+ (aq) como catalisadores, na temperatura de 110ºC, é muito demorada. No corpo humano, porém, graças à ação catalítica muito ativa de enzimas específicas por ele elaboradas, essa hidrólise é rápida a 37ºC.
Exercícios
Procure uma justificativa, em termos de cinética química, para o fato de as adegas e as dispensas serem lugares frescos e escuros.
Através do conhecimento que você tem das transformações que ocorrem no meio ambiente, procure outros fatores que, para além da temperatura e da luz, podem alterar as velocidades de reação.
A termodinâmica prevê que a transformação do C(diamante) ⇄ C(grafite) e a dissolução da atmosfera terrestre no mar, 2 N2 (g) + 5 O2 (g) + 2 H2O(l) ⇄ 4 HNO3 (aq) se deveriam dar em extensão apreciável. Dado que estas previsões não se verificam no nosso planeta, poderá estabelecer algum limite para a velocidade destas reações? Dado: o planeta Terra tem cerca de 5 bilhões de anos de existência.
O princípio da incerteza associa a incerteza na energia de um sistema, E, com a incerteza no seu tempo de vida, t, E . t h.
Considerando que as energias das ligações químicas andam pelos 400 kJ . mol−1; calcule o limite inferior para o tempo de uma reação química entre moléculas. 
Dado: constante de Planck, h = 6,63 . 10−34 J . s . molécula−1; nº de Avogadro, NA = 6,023 . 1023 moléculas . mol−1. 
Em termos cinéticos, proponha um método de cozer batatas mais rapidamente do que pelo método corrente (batatas inteiras em água fervente).
Qual o efeito cinético da ingestão rápida de uma cerveja gelada no processo de digestão de uma refeição?
Um processo corrente de “travar” uma reação química é através de uma brusca diminuição de temperatura. Com base na influência de outros fatores na velocidade de reação, proponha um outro processo que permita a determinação analítica das concentrações de reagentes e produtos, sem que a reação química se dê num extensão apreciável na amostra em análise.
Há um perigo constante para os trabalhadores em elevadores de cereais, em minas de carvão e em moinhos de trigo, mas que não ameaça os trabalhadores em pedreiras. Identifique e explique