Autocatálise

 

As reações de catálise são aquelas que utilizam um catalisador, isto é, uma substância capaz de aumentar a velocidade dessa reação sem participar dela, pois é totalmente regenerado ao final do processo. A reação se processa mais facilmente porque há uma diminuição da barreira de energia ou energia de ativação.

O número de processos químicos que utilizam catalisadores aumenta constantemente, sendo que atualmente mais de 80% dos produtos químicos são obtidos com o auxílio desses métodos. Isso traz uma série de benefícios para a empresa produtora, pois torna possível uma aceleração da produção, uma fabricação mais limpa e barata, os processos podem ser operados em temperaturas e pressões menores, pois sem o catalisador, muitas reações ocorrem bem lentamente em temperatura e pressão ambientes.

Além disso, o catalisador pode diminuir a produção de produtos secundários da reação que não são o produto requerido. O meio ambiente também agradece, pois diminui a quantidade de rejeitos.

Porém, um aspecto negativo (mas, que ainda assim compensa) é o elevado custo de alguns desses catalisadores. Imagine então não precisar nem mesmo adicionar um catalisador, mas esse catalisador surgir espontaneamente! Seria maravilhoso, não é mesmo?! O problema estaria solucionado.

Pois saiba que isso é possível por meio da autocatálise.

A autocatálise é um tipo de reação em que um dos próprios produtos atua como catalisador.

Por exemplo, a reação a seguir, a temperatura ambiente é lenta, mas à medida que produz o íon manganês (Mn²⁺), ela vai ficando cada vez mais rápida.

2 MnO^-₄ + 5 (COO)₂^2- + 16 H⁺ → 10 CO₂ + 2 Mn²⁺ + 8 H₂O
                                                            catalisador

Outro exemplo é reação entre o cobre e o ácido nítrico:

3 Cu_(s) + 8 HNO_3(aq) → 3 Cu(NO₃)_2(aq) + 2  NO_(g) + 4 H₂O_(l)
                                                           catalisador

Nesse caso, o catalisador é o óxido de nitrogênio, que à medida que é formado vai aumentando progressivamente a velocidade da reação.

Infelizmente, são poucas reações que se dão dessa forma. Assim, a maioria dos processos industriais ainda necessita que se adicione o catalisador.

Fonte: http://www.brasilescola.com/quimica/autocatalise.htm

Erros Conceituais em Catalisadores

Assim como ocorrera a muitos episódios dentro da ciência, sabemos hoje que a utilização dos catalisadores  pelo homem remonta de mais de 2000 anos. Os primeiros usos ocorreram na produção do vinho, do queijo e do pão. Nesta época, percebeu-se a necessidade de adicionar uma pequena quantidade da batelada anterior para fazer a nova batelada. Entretanto, foi somente em 1835 que o químico Berzelius, muito conhecido na orgânica, começou a reunir as observações de antigos alquimistas e químicos sugerindo que pequenos valores de uma origem externa poderiam interferir drasticamente no andamento de reações químicas, chegando a definir tais substâncias de catalisadores.

Oswald então expandiu a explicação dada por Berzelius somente em 1894, quanto afirmou pela primeira vez que catalisadores eram substâncias que possuiam a propriedade de acelerar a velocidade de reações químicas, e sem serem consumidas no processo. Após 150 anos desde o trabalho  de Berzelius, os catalisadores têm desempenhado um fundamental papel econômico no mercado mundial, interferindo até mesmo no curso tomado pela história humana. “Apenas nos Estados Unidos, as vendas de catalisadores de processo em 1996 chegaram a US$ 1 bilhão, sendo usado principalmente no refino de petróleo e na fabricação de produtos químicos”.¹

Define-se hoje como catalisador uma substância química que afeta a velocidade de uma reação ou processo, sem ser consumida durante o processo. Erroneamente menciona-se em alguns momentos que o catalisador não participa da reação; pois ele participa, mas no final é regenerado em mesma massa. Um catalisador atua normalmente modificando a velocidade de reação, promovendo um mecanismo reacional diferente para esta reação. “O desfecho da reação é específico do catalisador. Este fato leva a ser admitida a formação de complexos intermediários: pequena quantidade de um catalisador X atuando sobre A forma um complexo intermediário AX que por sua vez reagindo com B produz AB e regenera X. De modo geral teríamos as reações abaixo:

A + X → AX
AX + B  → AB+X
…
…… → B + X

com a formação do complexo intermediário AX por meio de  vários estágios intermediários e consequente transformação através de um canal ou caminho diferente de reação. Cada um destes estágios intermediários é caracterizado por uma energia de ativação menor do que a da reação direta”.²

Outro erro conceitual no que se refere ao tema “catalisador” está ao afirmar-se que este indistintamente aumenta a velocidade de uma reação química. Entretanto, catalisadores podem aumentar ou diminuir a velocidade reacional, e não afetam o equilíbrio da reação, pois agem nos processos direto e inverso ao mesmo tempo.

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/erros-conceituais-em-catalisadores/

Obtenção do Etanol por Fermentação Alcoólica

 

Comumente se relaciona a molécula mais importante de uma função orgânica ao nome desta própria função. No caso da função álcool não é diferente, onde o etanol é muitas vezes chamado apenas por álcool.

Toda a história da humanidade está permeada pelo consumo de álcool. Registros arqueológicos revelam que os primeiros indícios sobre o consumo de álcool pelo ser humano datam de aproximadamente 6000 a.C., sendo, portanto, um costume extremamente antigo e que tem persistido por milhares de anos. A noção de álcool como uma substância divina, por exemplo, pode ser encontrada em inúmeros exemplos na mitologia, sendo talvez um dos fatores responsáveis pela manutenção de hábito de beber ao longo do tempo.

A partir da Revolução Industrial, registrou-se um grande aumento na oferta deste tipo de bebida, contribuindo para um maior consumo e, consequentemente, gerando um aumento no número de pessoas que passaram a apresentar algum tipo de problema devido ao uso excessivo de álcool.

O álcool contido nas bebidas, o etanol, é produzido através de fermentação ou destilação de vegetais como a cana-de-açúcar, frutas e grãos. O etanol é um líquido incolor. As cores das bebidas alcoólicas são obtidas de outros componentes como o malte ou através da adição de diluentes, corantes e outros produtos.

Apesar dos vários tipos de bebidas alcoólicas se diferenciarem entre si por diversas propriedades, elas possuem uma origem básica comum. Você sabia, por exemplo, qual das bebidas alcoólicas tem mais baixa porcentagem de álcool? A cerveja, de 3% a 5% de álcool. O vinho é em principio muito semelhante à cerveja, mas com maior percentagem de álcool. Ele tem de 10% a 15%.

Um segundo grupo de bebidas alcoólicas é constituído pela cachaça (45% de álcool), o conhaque (40% a 60%), o rum (50%) e uísque (40% a 75%). Todas estas bebidas são obtidas a partir de um processo bioquímico denominado Fermentação Alcoólica. O que difere esses dois grupos é que no segundo, após a fermentação, o produto resultante é submetido à destilação, para aumentar a percentagem de álcool. Talvez a esta altura você esteja se perguntando: o que é esta reação de fermentação alcoólica? Quais as substâncias usadas nesta reação? Quais resultam?

A fermentação alcoólica se dá, basicamente, em dois processos:

1° Hidrólise da sacarose: uma molécula de sacarose, por ação de catalisadores, sofre hidrólise, liberando uma molécula de água e produzindo glicose e frutose, conforme a equação abaixo:

2° Fermentação alcoólica: a levedura e outros microorganismos fermentam a glicose em etanol e CO₂, conforme a equação abaixo:

Fonte:http://www.infoescola.com/reacoes-quimicas/obtencao-do-etanol-por-fermentacao-alcoolica/

Catalizadores

 

 Certamente você Já ouviu falar que os carros possuem um aparelho chamado catalisador, usado para diminuir a emissão de gases potencialmente poluentes. Um catalisador é uma substância ou material que atua numa reação ou processo químico, alterando sua velocidade seja positiva ou negativamente.

Se forem misturadas apenas as substâncias H2 e O2, não haverá reação de formação de água. Entretanto, se for introduzida uma grade de platina no sistema, a reação se tornará praticamente instantânea, sem que a grade sofra qualquer alteração.

Nesse proceso, dizemos que a platina é um catalisador, ou seja, uma substância que apresenta a propriedade de aumentar a velocidade da reação, sem que seja consumida no processo.

O mecanismo geral da catálise

Os químicos chamam de catálise  ao fenômeno do qual participa um catalisador. Na catálise, o aumento da velocidade é explicado pelo fato de o catalisador gerar um caminho alternativo para que a reação ocorra com menor consumo de energia. Em outras palavras, o catalisador torna a reação mais fácil. Lembrando que a energia de ativação é um obstáculo para a ocorrência da reação, fica evidente o principal papel do catalisador: ele facilita a reação porque diminui a energia de ativação.

Tipos de catálise: homogênea e heterogênea

Dependendo do número de fases presentes, as catálises classificam-se em:

Catálise homogênea
O catalisador e os reagentes formam um sistema homogêneo, ou seja, constituem uma única fase. É o caso, por exemplo, do que ocorre no processo:

Catálise heterogênea
O catalisador e os reagentes formam um sistema com várias fases. Nesses processos geralmente o catalisador é sólido.

 

Fonte:http://www.infoescola.com/quimica/catalisadores/