Catálise – homogênea, heterogênea e autocatálise
QuímicaCinética e equilíbrioIdades 15–16Laboratório virtual
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Cinco visões de como os catalisadores agem: adsorção, enfraquecimento de ligações e dessorção sobre ferro (processo Haber) e o ciclo redox do V₂O₅ (processo de contato) com envenenamento do catalisador; catálise de S₂O₈²⁻ + 2I⁻ por Fe²⁺/Fe³⁺; autocatálise por Mn²⁺ na reação MnO₄⁻/C₂O₄²⁻ com sua curva velocidade–tempo; uma bancada que decompõe H₂O₂ com Fe³⁺, MnO₂, platina ou catalase e recupera o catalisador sólido; e diagramas de energia dos caminhos com e sem catalisador.
Aula: Catalisadores: catálise homogênea, heterogênea e enzimática; autocatálise
O que mostra
Um catalisador acelera uma reação porque oferece outro caminho com menor energia de ativação, e no fim fica quimicamente inalterado. Um catalisador heterogêneo está em fase diferente dos reagentes: os gases se adsorvem numa superfície sólida, suas ligações enfraquecem, novas ligações se formam e os produtos se dessorvem; venenos bloqueiam os sítios ativos. Um catalisador homogêneo está na mesma fase e muitas vezes age mudando seu estado de oxidação, como o par Fe²⁺/Fe³⁺. Na autocatálise um produto é o catalisador, por isso a reação se acelera à medida que avança. Enzimas como a catalase são catalisadores biológicos.
Como usar
Em Superfície, escolha a Superfície catalítica, clique em Iniciar e acompanhe o sítio marcado pelas etapas; aumente Sítios envenenados e compare a velocidade. Em Solução, teste Sem catalisador, Fe²⁺ e Fe³⁺. Em Autocatálise, trabalhe a 60 °C e depois marque Adicionar Mn²⁺ no início. Em Bancada de H₂O₂, escolha um Catalisador, inicie e clique em Filtrar, secar e pesar o catalisador. Em Diagramas de energia, escolha uma Reação.
Parâmetros que você pode mudar
- Visão Superfície, Solução, Autocatálise, Bancada de H₂O₂, Diagramas de energia
- Superfície catalítica Ferro (processo Haber), V₂O₅ (processo de contato)
- Sítios envenenados 0–100 %
- Catalisador adicionado (solução) Sem catalisador, Fe²⁺, Fe³⁺
- Temperatura (autocatálise) 20–80 °C
- Adicionar Mn²⁺ no início
- Catalisador (bancada de H₂O₂) Sem catalisador, Solução de Fe³⁺ (homogêneo), MnO₂ em pó (heterogêneo), Tela de platina (heterogêneo), Fígado (catalase, enzima), Batata (catalase, enzima)
- Concentração de H₂O₂ 0,1–0,8 mol/L
- Ferver antes o fígado ou a batata
- Reação (diagramas de energia) Decomposição do H₂O₂, Processo Haber (ferro), Processo de contato (V₂O₅), S₂O₈²⁻ + I⁻ (Fe²⁺/Fe³⁺)
- Mostrar o caminho catalisado
Perguntas para explorar
- Por que um catalisador não muda ΔH nem a posição do equilíbrio?
- Por que tanto Fe²⁺ quanto Fe³⁺ podem catalisar a reação entre S₂O₈²⁻ e I⁻?
- Por que a reação entre MnO₄⁻ e C₂O₄²⁻ começa lenta e depois se acelera?
