Como age um catalisador Os mecanismos de catálise não são totalmente conhecidos. De qualquer modo, o acréscimo de um catalisador a um sistema em reação propicia que essa reação aconteça com energia de ativação mais baixa do que se ocorresse sem o catalisador. Do ponto de vista da energia, vamos comparar a decomposição do óxido nitroso sem catalisador com a que ocorre usando-se um catalisador (ouro, por exemplo).
N2(g)
monóxido de dinitrogênio
nitrogênio
N2O(g)
Au
DIVULGAÇÃO PNLD
monóxido de dinitrogênio
1
N2(g)
1
nitrogênio
1 O (g) 2 2
Ea 5 251,0 kJ
oxigênio
ΔH 5 281,5 kJ/mol (sem catalisador)
1 O (g) 2 2
E'a 5 121 kJ
oxigênio
ΔH 5 281,5 kJ/mol (com catalisador) Influência do catalisador no caminho da reação
Catálise homogênea
A adição do catalisador ouro altera o caminho da reação, diminuindo a energia de ativação necessária para que ocorra a decomposição do óxido nitroso.
H (kJ mol21)
O gráfico ao lado, no qual estão indicadas essas duas alternativas, explica as diferentes energias de ativação. Como você pode concluir pelo gráfico, os complexos ativados das duas situações são diferentes um do outro; por essa razão, as energias de ativação também o são. O ouro associa-se ao N2O, enfraquecendo suas ligações, de modo que a reação se torna mais rápida. Vamos destacar dois tipos de catálise: a homogênea e a heterogênea.
N2 ... O ... Au
Ea 5 251 kJ Eʹa 5 121 kJ
N2O(g)
EDIÇÃO DE ARTE/ARQUIVO DA EDITORA
N2O(g)
DH 5 281,5 kJ mol21 N2(g) 1 O2(g)
Ocorre quando o catalisador e os reagentes formam uma só fase. O catalisador reage com Fonte: MASTERTON, W. L.; SLOWINSKI, E. J. Química geral superior. 4. ed. Rio de Janeiro: Interamericana, 1978. p. 318. alguns participantes do processo numa etapa e se regenera em outra. Dessa forma, a reação torna-se mais rápida, e o catalisador pode ser recuperado ao final do processo. Vamos, a seguir, analisar alguns exemplos.
Obtenção do trióxido de enxofre Consideremos a obtenção do SO3, catalisada por óxidos de nitrogênio. Tal reação foi, durante muitos anos, uma etapa importante da obtenção do ácido sulfúrico (H2SO4) no processo chamado de câmaras de chumbo. Processo de obtenção do H2SO4 a partir do S:
(1)
S(s)
1
enxofre
(2)
SO2(g)
1
dióxido de enxofre
(3)
H2O(ℓ) água
146
1
O2(g)
SO2(g)
oxigênio
dióxido de enxofre
1 O (g) 2 2
catalisador
SO3(g)
oxigênio
trióxido de enxofre
SO3(g)
H2SO4(aq)
trióxido de enxofre
ácido sulfúrico
Unidade 3 Princípios da reatividade
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MATRIZ
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