Reações catalíticas e os CFCs


As reações catalíticas são processos químicos com múltiplos passos que envolvem um catalisador. Nesse tipo de fenômeno, entende-se o catalisador como o elemento que atua com os reagentes e produtos, mas que não é consumido pela interação. A finalidade da substância adicionada é acelerar ou retardar a reação, podendo assim resultar em processos catalíticos positivos e negativos, respectivamente. Outra forma de se categorizar uma catálise é como homogênea, quando os reagentes e o catalisador estão no mesmo estado físico, ou heterogênea, caso se encontrem em estados diferentes.

Existem ainda os ciclos catalíticos, expressão usada para descrever todo o mecanismo das reações químicas que possuem um ou mais catalisadores. Essa série de reações ocorre em forma de ciclo e tem início quando um ou mais reagentes ligam-se ao catalisador. O processo termina com a regeneração do elemento catalisador. Por isso, ele é essencial para explicar o papel dos catalisadores em áreas como a bioquímica, nos processos naturais, na química dos organometálicos e na obtenção de compostos para a indústria. Entre as sequências de reações catalíticas mais estudadas, devido à sua importância para meio-ambiente e para a vida na Terra está o ciclo relacionado à destruição da camada de ozônio. Saiba como as reações catalíticas e os CFCs explicam a destruição da camada de ozônio.

Reações catalíticas

• As reações catalíticas são aceleradas ou atrasadas por um elemento catalisador;
• O catalisador interage com reagentes e produtos, porém não é consumido pela reação;
• Denomina-se de ciclo catalítico todo o processo das reações que têm um ou mais catalisadores;
• Uma das reações catalíticas mais conhecidas é a dos CFCs na camada de ozônio.

O efeito da reação catalítica na camada de ozônio

Para compreender a relação entre as reações catalíticas e os CFCs (gases clorofluorcarbonetos), é fundamental examinar a composição dos elementos envolvidos. Entretanto, o interesse pelo estudo dos CFCs dá-se primariamente porque tais elementos comprometem a camada de ozônio. Esse revestimento de ozônio (O3) é responsável por filtrar grande parte dos raios solares ultravioletas que, entre outras coisas, causam o câncer de pele e o efeito estufa. Ou seja, ele atua como uma proteção da Terra contra a incidência da radiação do Sol. A camada de ozônio fica na estratosfera, em uma altitude entre 20 e 30 quilômetros. Certos compostos, como os CFCs, moléculas que apresentam cloro (Cl), flúor (F) e carbono (C) em sua constituição dão origem a átomos de cloro livres por causa da incidência de luz solar ultravioleta (LUV).

CF2Cl2 LUV CF2Cl + Cl
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Os CFCs começaram a ser usados em grande quantidade a partir de 1930. Entre as vantagens desses compostos estão o fato dele não ser tóxico, barato de produzir, fácil de ser liquefeito, volátil, não combustível e comparativamente inerte. Em decorrência das características descritas, os CFCs tornaram-se bastante populares como propulsores de sprays em aerossol. Sistemas de refrigeração mais antigos também utilizavam essa combinação de elementos para funcionarem. Outros itens que liberam CFCs são espumas e diferentes tipos de solventes.

Entenda as etapas desse processo que destrói a camada de ozônio ao longo do tempo:

• Os CFCs são muito leves e por isso atingem a estratosfera;
• Quando chegam a uma determinada altitude, os raios ultravioletas acabam por decompor os CFCs;
• Esse processo de decomposição é chamado de fotólise e acaba por liberar moléculas de cloro, flúor e bromo;
• A reação catalítica acontece apenas quando os átomos de cloro livres fazem parte dos ciclos de reações que danificam a camada de ozônio.

Observe as fases das reações catalíticas e os CFCs como parte desse processo:

• 1ª fase: Cl + O3 -> ClO + O2
• 2ª fase: ClO + O -> Cl + O2
• 3ª fase: O3 + O -> O2

Como é possível perceber pelo esquema acima, a reação de catálise ocorreu em três etapas distintas. Em um primeiro momento, o átomo de cloro se libera da molécula de CFCs e rompe a ligação do O3. Forma-se assim o ClO e o O2. Na etapa seguinte, o cloro se desprende do oxigênio, originando o Cl + O2. Na terceira etapa, o cloro começa a destruir o ozônio (O3), conforme está representado na última reação.

• Os altos índices de emissão de CFCs têm graves consequências para todas as formas de vida na Terra;
• Esse composto é encontrado em uma grande variedade de produtos;
• A reação catalítica provocada pelos CFCs na camada de ozônio possui três etapas;

Por que as reações do CFC são chamadas de catalíticas?

As reações causadas pela emissão de CFCs são consideradas catalíticas, pois atuam como catalisadoras ao fazer com que o ozônio seja destruído mais rapidamente. Dos elementos presentes no CFCs, o cloro é o maior reagente, tendo em vista sua capacidade de romper milhares de moléculas da camada de ozônio. Isso porque o cloro não é consumido de forma efetiva no fim da reação e pode, portanto, atacar outras moléculas de O3.