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Catálise

1835
  • Jöns Jacob Berzelius
Químico conduzindo experimento de catálise em ambiente laboratorial histórico.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A catálise é o processo de aumentar a velocidade de uma reação química pela adição de uma substância conhecida como catalisador. Os catalisadores não são consumidos na reação e permanecem inalterados. Eles atuam fornecendo um caminho de reação alternativo com uma energia de ativação menor (Ea), acelerando assim as reações direta e inversa sem alterar a termodinâmica global (ΔH).

O princípio fundamental da catálise reside na sua capacidade de alterar a cinética de uma reação química sem afetar a sua termodinâmica. Um catalisador introduz um novo mecanismo de reação, frequentemente envolvendo uma ou mais etapas intermediárias. Para uma reação A + B → C, um catalisador C' poderia participar da seguinte forma: A + C' → AC' e, em seguida, AC' + B → C + C'. O catalisador C' é regenerado ao final do processo. Essa via alternativa apresenta uma energia de estado de transição menor em comparação com a reação não catalisada. A equação de Arrhenius, [latex]k = Ae^{-E_a/(RT)}[/latex], demonstra que uma menor energia de ativação ([latex]E_a[/latex]) leva a um aumento exponencial na constante de velocidade da reação (k). É importante ressaltar que o catalisador não altera a variação da energia livre de Gibbs (ΔG) nem a constante de equilíbrio (Keq) da reação. Ele afeta apenas a velocidade com que o equilíbrio é atingido. Esse conceito foi formalmente descrito pela primeira vez por Jöns Jacob Berzelius em 1835, que observou que certas substâncias podiam acelerar reações sem serem consumidas, cunhando o termo "catálise" a partir de palavras gregas que significam "dissolver" ou "decompor".

Esse princípio é visualizado por meio de diagramas de coordenadas de reação, onde a via catalisada apresenta um pico de energia (estado de transição) mais baixo do que a via não catalisada. Embora a diferença de energia total entre reagentes e produtos permaneça a mesma, a barreira de energia a ser superada é significativamente reduzida. Isso permite que uma fração maior de moléculas reagentes possua energia suficiente para reagir após a colisão, resultando em uma taxa de reação mais rápida a uma dada temperatura.

UNESCO Nomenclature: 2202
Química física

Tipo

Processo Químico

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • conceitos alquímicos da pedra filosofal
  • Observações sobre a fermentação por Louis Pasteur
  • O trabalho de Humphry Davy sobre o efeito da platina na combustão de gás
  • descoberta do cloro por Carl Wilhelm Scheele, que mais tarde encontrou uso em reações catalisadas

Aplicações

  • síntese química industrial (ex.: amônia, ácido sulfúrico)
  • refino de petróleo
  • produção de polímeros
  • controle da poluição (conversores catalíticos)
  • fabricação farmacêutica

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: catálise, catalisador, energia de ativação, velocidade de reação, cinética química, termodinâmica, caminho de reação, Jöns Jacob Berzelius, equilíbrio, estado de transição.

Contexto histórico

Catálise

1831
1832
1834
1835
1838
1841
1845
1831
1831
1833
1834
1836
1839-01-01
1842
1847

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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