Influência do catalisador em uma reação química

Como um catalisador atua? Explique o que acontece com a constante de equilíbrio de uma reação catalisada, em comparação a de uma reação não-catalisada.  Por que a velocidade de uma reação catalisada aumenta?

Um catalisador aumenta a velocidade de uma reação química sem ser consumido durante a reação. O catalisador não afeta a composição do equilíbrio de uma mistura reacional. Ele
pode acelerar a velocidade com que uma reação com que uma reação atinge o equilíbrio, mas não afeta a composição do equilíbrio. Ambas reações, direta e inversa são aceleradas no caminho catalisado, o que deixa a constante de equilíbrio inalterada. A velocidade de uma reação aumenta porque o catalisador fornece um caminho alternativo entre reagentes e produtos. Esse novo caminho tem energia de ativação mais baixa do que o caminho original à mesma temperatura, uma fração maior de moléculas de reagente pode cruzar a barreira mais baixa da trajetória catalisada e se transformar  em produtos do que ocorreria na ausência de um catalisador. 

                                                    Fig. 1 - Diagrama de energia livre. 

No diagrama de energia livre acima é possível verificar o caminho seguido por uma reação catalisada e uma não catalisada. A reação catalisada possui uma energia de ativação muito mais baixa do que a reação não catalisada.

Metais dispersos como a platina e o paládio são exemplos de catalisadores heterogêneos que são insolúveis mas possuem uma superfície muito grande onde a reação pode ocorrer. Uma área de pesquisa atualmente muito ativa é a do estudo de compostos metálicos solúveis em solventes orgânicos que funcionam como catalisadores homogêneos.

Enzimas são catalisadores naturais de grande importância nos seres vivos. São moléculas orgânicas muito complexas (proteínas) e são constituintes essenciais de todas as plantas e animais. Elas atuam na célula viva quando necessário, sendo desativadas quando a necessidade desaparecer. Esta possibilidade de variação de atividade é usada para controlar o delicado balanço que deve existir no conjunto enorme de reações químicas que ocorrem na célula viva.


Questão da prova para ingresso nos cursos de mestrado e doutorado da UFABC.

Referências

Química Orgânica; Allinger, Norman L.; et. al; Rio de Janeiro; Editora LTC; 1976