Catálise Heterogênea

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Camila Kristhiny S. Matsu
Caroline R. Ferreira
Lyandrinara Andressa Monteiro Cruz
Shirley Alves Castilho
Catálise Heterogênea 
Profª Drª Silvania Lanfredi
É o aumento na velocidade de uma reação por influência de um catalisador. Os catalisadores atuam promovendo um caminho reacional diferente, no qual tem-se uma menor energia de ativação.
 Apesar de sua notável capacidade de acelerar reações, este tipo de processo ganha ainda mais importância tendo em vista a seletividade dos catalisadores. 
Em âmbito industrial, de nada adianta se acelerar uma reação de interesse se também acelera-se, concomitantemente, outras reações que podem inviabilizar o produto final.
O que é Catálise?
O catalisador não altera o equilíbrio da reação. Portanto não obteremos 
conversão a produtos maior do que o que foi previsto pela termodinâmica. O catalisador deve sempre permanecer inalterado após o processo de reação. Pode ser consumido em uma etapa e regenerar-se na etapa seguinte . 
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Pode-se dividir a catálise em dois grandes grupos:
Catálise Homogênea: Onde o catalisador está na mesma fase que os reagentes; esta forma um composto intermediário em relação a reação principal.
Catálise Heterogênea: Onde o catalisador e os reagentes se encontram em fases diferentes. Se dá pela adsorção dos reagentes à superfície do catalisador.
Catálise Heterogênea
É caracterizada pelo emprego de sólidos de grandes áreas superficiais. Como a catálise heterogênea está baseada em fenômenos de superfície, quanto maior a área superficial do catalisador, maior o número de sítios ativos.
A maioria dos catalisadores heterogêneos são metais, óxidos metálicos ou ácidos.
Catalisadores metálicos incluem: Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Cr, Mn, W, Ag e Cu.
Catalisadores constituídos por óxidos metálicos comuns são Al2O3, Cr2O3, V2O5, ZnO, NiO e Fe2O3.
Catalisadores ácidos comuns são H3PO4 e H2SO4 .
Podemos perceber que muitos catalisadores metálicos são metais de transição com orbitais d parcialmente vazios que podem ser empregados na ligação com espécies adsorvidas quimicamente.
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Catalisador sólido
Reação na interface sólido-fluido
Poroso: elevada área superficial
Peneiras moleculares: capacidade de distinção entre tamanho e tipos de moléculas
Monolíticos: podem ser muito ativos, não necessitando ter elevada área superficial
Suportados: pequenas partículas de um material ativo dispersas em um material menos ativo (suporte) 
Não suportados
Tipos de catalisadores
Etapas da reação catalítica 
As reações químicas via catálise heterogênea ocorrem através de um mecanismo de várias etapas sucessivas, onde cada etapa pode ter uma maior ou menor influência em toda cinética reacional, dependendo da relação entre elas. (LEVENSPIEL, 2000)
Cinética de Superfície, o que ocorre no interior ou no exterior da partícula. 
Resistência à difusão nos poros.
Variação da temperatura na partícula ou gradientes de temperatura no interior da partícula.
Variação da temperatura no filme, entre a superfície externa da partícula e a corrente principal de gás.
Resistência à difusão no filme ou gradientes de concentração.
Para sistemas gás/catalisadores porosos, as reações lentas são influenciadas somente por (1)
Em soluções mais rápidas, (2) se impõe para retardar a reação;
Então (3) e (4) entram em ação e é improvável que (5) limite a taxa global.
Em sistemas líquidos, a ordem na qual estes efeitos se impõem é (1), (2) e (5) e, raramente, (3) e/ou (4). 
Etapas da reação catalítica 
EM DIFERENTES ÁRES DE APLICAÇÃO (FORA TAMBÉM DE CINÉTICA CATALÍTICA), COMBINAÇÕES DIFERENTES DESTES CINCO FATORES ENTRAM EM AÇÃO.
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Fatorque influencia a taxa
Partículaporosa de catalisador
Superfície revestida com catalisador
Queima de uma gota de combustível
Células e criaturas vivas simples
(1)Reação na superfície
Sim
Sim
Não
Sim
(2) Difusão nos poros
Sim
Não
Não
Talvez
(3)ΔT na partícula
Não muito provável
Não
Não
Não
(4)ΔT no filme
Algumas vezes
Raramente
Sempre importante
Não
(5) Transferênciade massa no filme
Não
Sim
Sempre importante
Poderia ser
Tabela 1 - Fatores que influenciam a tava de reação de partículas
Tabela 18.1 - Engenharia das reações químicas/ Octave Levenspiel ; tradução: Verônica M. A. Calado ; revisão técnica: Frederico W. Tavares. –São Paulo: Edgard Blucher,2000.
Algumas teorias tem sido desenvolvidas, a partir das quais equações cinéticas possam ser racionalmente desenvolvidas. A mais útil, para todas as finalidades, supõe que a reação aconteça em sítio ativo na superfície do catalisador. Assim ocorrem sucessivamente, três etapas na superfície.
Etapa 1 – Uma molécula é adsorvida na superfície e é presa ao sítio ativo.
Etapa 2 – Ela então reage ou com uma outra molécula no sítio adjacente (mecanismo de duplo sítio), ou com uma molécula proveniente da corrente principal de gás (mecanismo de único sítio), ou ela simplesmente se decompõe enquanto estiver no sítio (mecanismo de único sítio).
Etapa 3 – Os produtos são dessortidos na superfície, livrando assim os sítios.
TODAS AS ESPÉCIES DE MOLÉCULAS, REAGENTE LIVRES E PRODUTOS LIVRES, ASSIM COMO REAGENTES PRESOS A SÍTIOS, INTERMEDIÁRIOS E PRODUTOS PARTICIPANDO NESSES TRÊS PROCESSOS, SÃO CONSIDERADOS ESTAREM EM EQUILIBRIO.
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Setores diversos empregam catalisadores em processos industriais, como a Indústria Farmacêutica, a Industria Biotecnológica, a Indústria de Base e Produção de Polímeros, dentre outros.
APLICAÇÃO DA CATÁLISE HETEROGÊNEA NA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA - Posted on ,outubro 31,2015 -Autor: Matheus Alves Lopes (FURG), Assessora de conteúdo: Rayane Miranda Assis (UFRRJ) - https://betaeq.com.br/index.php/2015/10/31/aplicacao-da-catalise-heterogenea-na-industria-petroquimica/
Aplicações
Uma área em Franco desenvolvimento e que se utiliza da tecnologia da Catálise Heterogênea é a Indústria Petroquímica. Da extração até os produtos finais, uma infinidade de processos é utilizada afim de se obter melhores produtos e reduzir custos. Dentre estes, como exemplo de processos catalíticos, podemos citar o Craqueamento Catalítico, o Hidrocraqueamento Catalítico, o Hidrocraqueamento Catalítico Brando, a Alquilação Catalítica, a Reforma Catalítica e o Hidrotratamento.
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Físico-química/ Ira N. Levine ; tradução e revisão técnica Edilson Clemente da Silva, Oswaldo Esteves Barcia. [Reimpr.]. –Rio de Janeiro: LTC, 2016.
Engenharia das reações químicas/ Octave Levenspiel ; tradução: Verônica M. A. Calado ; revisão técnica: Frederico W. Tavares. –São Paulo: Edgard Blucher,2000.
Elementos de catalisis heterogenea /Sergio E. Droguett. – Washington : Organización de los Estados Americanos, 1983.
Referência Bibliográfica