Catalisadores: o que são e exemplos de como funcionam
A principal função dessas substâncias é acelerar a velocidade de uma reação. Aqui, explicamos como elas atuam e, especialmente, de que maneira estão presentes no Enem e nos vestibulares
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Quando pensamos em catalisadores, logo vêm à mente reações química complexas e muito específicas, mas a verdade é que eles estão no nosso dia a dia! A catalase, enzima presente no sangue (e também nas batatas, acredite ou não), e que tem como função acelerar a decomposição o peróxido de hidrogênio (H2O2) é um exemplo de catalisador.
Mas o que são catalisadores? O que eles fazem? Como funcionam? Aparecem nas questões do Enem? Venha descobrir a resposta para essas e outras perguntas!
NAVEGUE PELOS CONTEÚDOS
O que são catalisadores?
Os catalisadores são substâncias que aceleram a velocidade de uma reação. Vamos explicar: uma reação leva 1 hora para acontecer, porém, ao adicionarmos a substância Y, ela acontece em apenas 15 minutos. Os mesmo produtos são formados, nada se altera, apenas a velocidade que a reação ocorre. Isso significa que a substância Y é um catalisador.
Como atuam as substâncias catalisadoras?
Os catalisadores aumentam a velocidade das reações, mas esse aumento é possível por causa de sua real função, que é diminuir a energia de ativação da reação. Ao diminuir a energia de ativação, aumenta-se a velocidade da reação.
Energia de ativação
Uma reação química ocorre quando as moléculas do reagente colidem, ou seja, literalmente batem umas nas outras, com energia, posição e orientação corretas. Após a colisão entre as partículas dos reagentes, para que ocorra reação química é necessário que sejam rompidas as ligações químicas.
Nesse caso, é importante ter energia suficiente, a chamada energia de ativação, responsável por tornar a colisão efetiva. A energia dos choques das moléculas precisa ser igual ou superior à energia de ativação.
Sendo assim, quando as moléculas colidem com energia superior à energia de ativação e nas posições e orientações corretas, as ligações químicas dos reagentes são rompidas para se formar os produtos. Chamamos esse tipo de colisão de colisão efetiva.
Além disso, é muito importante saber que os catalisadores não são consumidos durante a reação. Eles participam da reação apenas na diminuição da energia de ativação, sendo integralmente recuperados ao final da reação!
Tipos de catalisadores e catálise
Existem alguns tipos mais comuns de catalisadores e catálises, vamos conhecê-los:
Catálise homogênea
Nesse tipo de catálise, temos tanto o catalisador quanto os reagente do mesmo estado físico e misturados, ou seja, apenas uma fase. Sendo assim, se os seus reagentes forem gases, o seu catalisador também tem que ser um gás.
Atenção: apesar de na catálise homogênea o catalisador e os reagente estarem na mesma fase, o catalisador não é consumido e continua sendo recuperado no fim da reação!
Catálise heterogênea
Na catálise heterogênea, o catalisador e os reagentes estão em fases diferentes, ou seja, forma-se um sistema bifásico. Isso significa que, se os reagentes são líquidos, o catalisador pode ser sólido.
Catálise enzimática: enzimas — catalisadores biológicos
Por fim, mas não menos importante, temos a catálise enzimática. Como o próprio nome diz, trata-se de uma catálise promovida por enzimas.
Muitas vezes, estudando química, esquecemos de suas aplicações no cotidiano! As enzimas, que estudamos na Biologia, são catalisadores. Isso mesmo, elas têm a mesma função de qualquer outro catalisador: diminuir a energia de ativação de uma reação, resultando no aumento da sua velocidade.
As enzimas são responsáveis por catalisar milhares de reações químicas que constituem o
metabolismo celular. Além disso, são proteínas, portanto, sua produção está subordinada ao controle do DNA. É por meio da produção de enzimas específicas que o DNA comanda todo o metabolismo celular.
Quando o catalisador é uma enzima, chamamos os reagentes de substratos. O nome de uma enzima pode indicar o tipo de reação catalisada (hidrolase, transaminase, desidrogenase etc.) ou o substrato sobre o qual ela atua (amilase, protease, lipase etc.).
As enzimas atuam oferecendo às moléculas dos substratos um local para aderirem, que é onde a reação irá se processar - o chamamos de centro ativo.
A ligação entre o substrato e o centro ativo é muito precisa e específica. A estrutura do centro ativo depende da configuração espacial da enzima. Alterações na estrutura tridimensional da enzima podem torná-la inativa por impedir o encaixe do substrato no centro ativo. Assim, a ligação da enzima com seu substrato tem grande especificidade.
Catalisadores no Enem e nos vestibulares
É comum a presença de questões que tragam uma reação química e indaguem qual dos componentes é o catalisador. Outros exercícios pedem a função do catalisador, então é preciso estar na ponta da língua a informação que eles diminuem a energia de ativação da reação, possibilitando que a reação ocorra mais rapidamente.
Exercício
(Enem 2022) A biomassa celulósica pode ser utilizada para a produção de etanol de segunda geração. Entretanto, é necessário que os polissacarídeos sejam convertidos em mono e dissacarídeos, processo que pode ser conduzido em meio ácido, conforme mostra o esquema:
Nessa conversão de polissacarídeos, a função do íon H+ é
a) dissolver os reagentes.
b) deslocar o equilíbrio químico.
c) aumentar a velocidade da reação.
d) mudar a constante de equilíbrio da reação.
e) formar ligações de hidrogênio com o polissacarídeo.
Resposta: [C]
Podemos observar que o íon H+ encontra-se nos reagente, mas também está presente nos produtos. Isso significa que se trata de um catalisador. Como vimos, os catalisadores diminuem a energia de ativação, aumentando a velocidade das reações.
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