Qual a influência de um catalisador em uma reação química e como ele funciona?

O que é catalisador químico?

O catalisador químico é uma substância utilizada em uma reação para promover a sua aceleração. Diferentemente dos reagentes, essa substância não é consumida ao final da reação. Ou seja, o catalisador é responsável por acelerar a velocidade de uma reação química, mas não sofre alteração durante esse processo. 

Um exemplo para elucidar o funcionamento dos catalisadores é a reação de decomposição da água oxigenada (H2O2). Em condições normais de temperatura e pressão, a transformação do H2O2 em água e gás oxigênio ocorre de maneira muito lenta. 

2 H2O2 → 2 H2O + O2

No entanto, quando a água oxigenada é colocada sobre um machucado, observa-se a formação de uma grande quantidade de bolhas que representam a liberação de oxigênio na reação. Desse modo, em contato com um machucado, uma enzima presente no sangue é capaz de acelerar essa decomposição. De fato, a enzima é um catalisador biológico e nesse exemplo, a enzima é a catalase sendo capaz de acelerar essa reação. 

Como funcionam os catalisadores químicos? 

De modo geral, os catalisadores aceleram a reação devido a possibilidade de um caminho diferente para o mecanismo reacional, ou seja, modificam o caminho de interação entre os reagentes e o de formação dos produtos. Esse novo caminho apresenta uma energia de ativação menor do que o caminho reacional sem o uso desses compostos. 

Em um equilíbrio químico, por exemplo, a utilização dos catalisadores modificam ambas as velocidades em uma mesma proporção e por isso, o equilíbrio não é afetado. 

Considerando uma reação genérica:

A + B → AB 

Como em toda a reação, a ocorrência depende de uma energia mínima de ativação para que se forme um complexo ativado. Esse complexo ativado é uma estrutura instável e intermediária entre os reagentes e produtos. O catalisador então, diminui o valor dessa energia fazendo com que o complexo ativado seja formado por um outro caminho de uma maneira muito mais rápida. 

Mas como isso acontece?

Ao utilizarmos um catalisador X, ele irá interagir com um dos reagentes  formando um composto intermediário (AX) que irá se transformar no produto enquanto o catalisador é regenerado. 

AX + B → AB + X 

Por esse novo caminho, a energia de ativação diminui e consequentemente, a velocidade aumenta. Ressalta-se que a variação de entalpia (∆H) não se altera, uma vez que as energias dos reagentes e produtos se mantém a mesma. 

Tipos de catálise

As reações que se utilizam de um catalisador são chamadas de catálise e ocorrem de duas maneiras: de forma homogênea ou heterogênea.

• Catálise heterogênea: esse tipo de catálise ocorre quando o catalisador está em um estado físico diferente dos reagentes;
• Catálise homogênea: nesse caso, o catalisador está no mesmo estado físico, ou seja, se a reação ocorrer entre dois reagentes líquidos, o catalisador também deverá estar líquido. 

Os inibidores de catalisador são substâncias que têm o efeito contrário ao dos catalisadores, ou seja, diminuem a velocidade de determinadas reações químicas.

Os catalisadores são substâncias capazes de aumentar a velocidade de uma reação sem serem consumidos nela. Eles são muito importantes para aplicações industriais em que se deseja acelerar reações que demoram muito para processar-se e que tornariam o processo de produção inviável.

Os inibidores de catalisador, por outro lado, são substâncias que diminuem a velocidade de determinadas reações químicas. Um inibidor de catalisador tem exatamente o efeito contrário ao de um catalisador, ou seja, o catalisador aumenta a rapidez da reação porque ele muda o mecanismo no qual ela se processa, formando um “caminho” alternativo para que a reação ocorra com uma energia de ativação menor.

A energia de ativação é a energia mínima que os reagentes precisam ter para que a reação ocorra, isto é, funciona como uma barreira energética. Assim, como o catalisador diminui a energia de ativação da reação, essa barreira torna-se menor e a reação ocorre com maior facilidade e velocidade.

Já os inibidores de catalizador realizam o processo contrário. Eles aumentam a energia de ativação da reação, tornando mais difícil a sua realização, por isso, ela ocorre mais lentamente.

Essa ação dos inibidores de catalisador também é essencial para as indústrias químicas. Existem, por exemplo, algumas reações em que é preferível que elas ocorram com menor velocidade. É o caso de reações de decomposição de alimentos, de cosméticos, de remédios, entre outros produtos.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Entre as substâncias mais usadas para conservar cosméticos, tais como xampus, hidratantes, cremes de barbear, lubrificantes, entre outros, estão os parabenos — uma classe de compostos que possui em sua estrutura o seguinte grupo funcional:

“R” corresponde a algum grupo alquila, como metil, etil, propil e butil:

Os parabenos tornaram-se alvo de polêmicas quando um estudo científico londrino afirmou ter encontrado altas concentrações de parabenos em tecidos retirados de tumores mamários em mulheres e que a origem dessas altas concentrações seria os desodorantes antitranspirantes.

Outras pesquisas foram feitas e até o momento nenhum estudo realmente idôneo e com comprovação científica confirmou que essas substâncias não são seguras para uso. A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) disse que os parabenos são empregados nos cosméticos em concentrações de limite estabelecidas na RDC nº162/01 e que o seu uso como conservante é “necessário como garantia de segurança de uso desses produtos, protegendo o consumidor de contaminações”.

Mas se você prefere prevenir-se, já existem no mercado produtos cosméticos que não utilizam parabenos.

Qual a influência do catalisador em uma reação química?

O que é um catalisador e como ele funciona?

Como o catalisador acelera a reação?

Quais são os fatores que influenciam nas reações químicas?