Catálise e Catalisadores


Quando se estuda química, é necessário ter em mente que uma das mais importantes propriedades dos elementos reside no fato de reagirem com outros elementos por meio de reações que os transformam em um outro elemento, com propriedades diferentes.

Catálise e Catalisadores

A velocidade em que essa reação ocorre pode ser acelerada por meio da catálise, que consiste na adição de uma substância catalisadora na reação. Esse processo, bem como seus principais elementos, serão vistos com mais detalhes na sequência.

Definição de catálise

Conforme dito acima, a catálise consiste em um processo capaz de acelerar a reação que ocorre entre dois ou mais elementos químicos. De modo geral, existem dois grandes grupos nos quais esse processo é classificado.

O primeiro deles é o homogêneo, no qual o processo ocorre com todas as substâncias da reação no mesmo meio físico, ou seja, o elemento responsável pelo processo é dissolvido no meio em que ocorre a reação, sem que haja mudança de fase.

O segundo grupo é o heterogêneo, no qual os elementos reagentes se encontram em um estado físico diferente do elemento que irá realizar a aceleração da reação. Assim, pode ocorrer por meio da interface na superfície entre as duas fases.

Além dessa classificação, é possível classificar o processo de aceleração da reação de acordo com os elementos que são responsáveis por essa aceleração. Esses elementos são vistos abaixo.

Catalisadores e classificação

Umas das mais importantes propriedades dos elementos que se enquadram como capazes de catalisar reações é que eles não sofrem alterações, isto é, não são consumidos durante a reação, sendo completamente regenerados ao final da reação em que estão envolvidos.

Um bom exemplo que ilustra o papel desses elementos nas reações químicas pode ser encontrada na água oxigenada. Trata-se de um peróxido de hidrogênio H2O2, que quando em condições normais de temperatura e pressão se decompõe de forma extremamente lenta, resultando em 2 H20 e 1 O2, isto é, em água e gás oxigênio.

No entanto, quando a água oxigenada é colocada sobre um machucado, é possível observar sua decomposição acelerada por meios das bolhas que se formam sobre a pele. Essa reação ocorre de maneira mais rápida justamente devido a um biocatalisador presente no sangue, que acelera a reação entre seus elementos para a formação de gás oxigênio e água.

No entanto, existem diversos outros elementos além dos biocatalisadores, incluindo:

– Ácidos: são aqueles formados por substâncias ácidas e íons de hidrogênio, isto é, espécie carregada eletricamente. Um exemplo desse tipo de elemento é o ácido sulfúrico, um solvente prótico;

– Bases: são os elementos com propriedades catalisadoras formados por hidroxila (OH-), como os álcoois, fenóis e hidróxido de cálcio, assim como qualquer outra substância básica;

– Ácidos-bases: também é possível acelerar a reação por meio de substâncias que são, ao mesmo tempo, ácidas e básicas. Neste caso, as reações químicas produzem como resultados produtos instáveis carregados que costumam retornarem à forma de seus reagentes de origem, isto é, impedem que a reação ocorra. Para que a estabilização ocorra, é necessário a transferência de prótons, pois permite que os compostos sejam quebrados nos produtos ao invés de serem quebrados no reagente. Quando o doador de prótons é o H , proveniente da água, tem-se um processo catálise ácido-básica específica. Já quando a água não é suficiente para a estabilização em processos não enzimáticos, sendo necessárias outras moléculas para a transferência de prótons, o processo de aceleração recebe o nome de ácido-básica geral;

– Metais: diretamente ligado às enzimas, pois acredita-se que um terço de todas as enzimas conhecidas necessitam de um elemento metálico para acelerar o processo de reação. Essas enzimas, que necessitam de íons metálicos, são divididas em duas grandes classes: metaloenzimas, que apresentam íons metálicos de ligação forte, o que faz com que sejam normalmente íons de metais de transição; e enzimas ativadas por metais, com íons metálicos alcalinos ou alcalinos terrosos frouxamente ligados. Esses íons podem acelerar o processo se ligando aos substratos, dando uma espécie de instrução aos mesmos de como a reação deve ser realizada, por meio da estabilização elétrica ou proteção das cargas negativas ou por meio da mediação das reações de oxirredução, criando alterações que podem ser revertidas no estado de oxidação do íon metálico envolvido na reação.

Assim, o processo de catalisação é de extrema importância em diversas frentes: em primeiro lugar, para o metabolismo humano, uma vez que as enzimas presentes no corpo humano são beneficiadas de maneira significativa por meio do processo de aceleração das reações.

Além disso, possui extrema importância na indústria, uma vez que pequenas quantidades de catalisadores podem ser utilizadas para grande quantidade de matéria-prima, o que barateia o processo de manufatura, em especial na indústria produtora de borracha e de plástico.

Além disso, o meio ambiente também tem relação direta com esse processo, e um dos exemplos mais enigmáticos são encontrados na camada de ozônio. Grande parte da destruição da camada de ozônio é causada por compostos orgânicos fluorados, mais conhecidos pela sigla CFC, presente em produtos na forma de spray e em sistemas de refrigeração, como os presentes em ar-condicionado e geladeiras.