Explicar a função de um catalisador em termos de mecanismos de reação e diagramas de energia potencial
Listar exemplos de catálise em processos naturais e industriais
Vimos que a taxa de muitas reações pode ser acelerada por catalisadores. Um catalisador acelera a taxa de uma reação diminuindo a energia de ativação; além disso, o catalisador é regenerado no processo. Várias reações que são termodinamicamente favoráveis na ausência de um catalisador só ocorrem a uma taxa razoável quando um catalisador está presente. Uma dessas reações é a hidrogenação catalítica, o processo pelo qual o hidrogênio é adicionado através de uma ligação alceno C=C para fornecer o produto alcano saturado. Uma comparação dos diagramas de coordenadas de reação (também conhecidos como diagramas de energia) para hidrogenação de alceno catalisada e não catalisada é mostrada na Figura\(\PageIndex{1}\).
Figura\(\PageIndex{1}\): Este gráfico compara as coordenadas de reação para hidrogenação de alceno catalisada e não catalisada.Um gráfico é mostrado com o rótulo “Coordenada de reação” no eixo x e o rótulo “Energia” no eixo y. Aproximadamente na metade do eixo y, uma pequena porção de uma curva descendente côncava preta que tem uma linha horizontal estendida a partir dela através do gráfico. A extremidade esquerda dessa linha é rotulada como “H subscrito 2 C é igual a C H subscrito 2 mais H subscrito 2”. A curva preta côncava descendente se estende para cima até atingir um máximo próximo à altura do eixo y. O pico dessa curva é denominado “Estado de transição”. Uma seta de dupla face se estende da linha horizontal até o pico da curva. Essa flecha é rotulada como “Energia de ativação da reação não catalisada”. Do pico, a curva continua descendo até uma segunda região horizontalmente achatada bem abaixo da origem da curva perto do eixo x. Essa região achatada é sombreada em azul e é rotulada como “H subscrito 3 C hífen C H subscrito 3”. Uma seta de dupla face é desenhada da parte inferior dessa curva na extrema direita do gráfico até a linha que se estende pelo gráfico acima dela. Essa seta é rotulada como “delta H maiúsculo menor que 0: exotérmico”. Uma segunda curva é desenhada com as mesmas regiões achatadas no início e no final da curva. A altura dessa curva é cerca de dois terços da altura da primeira curva. Uma seta de dupla face é desenhada da linha horizontal que se origina no lado esquerdo do gráfico até o pico dessa segunda curva. Essa flecha é rotulada como “Energia de ativação da reação catalisada”.
Os catalisadores funcionam fornecendo um mecanismo de reação alternativo que tem uma energia de ativação menor do que seria encontrada na ausência do catalisador. Em alguns casos, o mecanismo catalisado pode incluir etapas adicionais, conforme descrito nos diagramas de reação mostrados na Figura.\(\PageIndex{2}\) Essa menor energia de ativação resulta em um aumento na taxa, conforme descrito pela equação de Arrhenius. Observe que um catalisador diminui a energia de ativação tanto para a reação direta quanto para a reversa e, portanto, acelera tanto a reação direta quanto a reversa. Consequentemente, a presença de um catalisador permitirá que um sistema alcance o equilíbrio mais rapidamente, mas não tem efeito na posição do equilíbrio, conforme refletido no valor de sua constante de equilíbrio (veja o capítulo posterior sobre equilíbrio químico).
Figura\(\PageIndex{2}\): Este diagrama de energia potencial mostra o efeito de um catalisador na energia de ativação. O catalisador fornece um caminho de reação diferente com uma energia de ativação menor. Conforme mostrado, a via catalisada envolve um mecanismo de duas etapas (observe a presença de dois estados de transição) e uma espécie intermediária (representada pelo vale entre os dois estados de transição).Um gráfico é mostrado com o rótulo “Extensão da reação”, aparecendo em uma seta apontando para a direita abaixo do eixo x e o rótulo “Energia” em uma seta apontando para cima à esquerda do eixo y. Aproximadamente um quinto do eixo y, uma parte muito curta e um pouco achatada de uma curva vermelha e azul é mostrada. Essa região é chamada de “Reagentes”. Uma curva descendente côncava vermelha se estende para cima até atingir um máximo próximo à altura do eixo y. Essa curva é chamada de “Caminho não catalisado”. Do pico, a curva continua descendo até uma segunda região horizontalmente achatada a uma altura de cerca de um terço da altura do eixo y. Essa região plana é rotulada como “Produtos”. Uma segunda curva é desenhada em azul com as mesmas regiões achatadas no início e no final da curva. A altura dessa curva é cerca de dois terços da altura da primeira curva e logo à direita de seu máximo, a curva cai para baixo, depois sobe para trás e continua uma tendência de queda em uma altura mais baixa, mas semelhante à da curva vermelha. Essa curva azul é chamada de “Caminho catalisado”.
Exemplo\(\PageIndex{1}\): Using Reaction Diagrams to Compare Catalyzed Reactions
Os dois diagramas de reação aqui representam a mesma reação: um sem catalisador e outro com catalisador. Identifique qual diagrama sugere a presença de um catalisador e determine a energia de ativação para a reação catalisada:
Nesta figura, dois gráficos são mostrados. Os eixos x são rotulados como “Extensão da reação” e os eixos y são rotulados como “Energia (k J)”. Os eixos y são marcados de 0 a 50 em intervalos de cinco. Em a, uma curva azul é mostrada. Começa com um segmento horizontal em cerca de 6. A curva então sobe bruscamente perto do meio para atingir um máximo de cerca de 32 e, da mesma forma, cai para outro segmento horizontal em cerca de 10. Em b, a curva começa e termina de forma semelhante, mas o máximo alcançado próximo ao centro do gráfico é de apenas 20.
Solução
Um catalisador não afeta a energia do reagente ou do produto, portanto, esses aspectos dos diagramas podem ser ignorados; eles são, como seria de esperar, idênticos nesse aspecto. Há, no entanto, uma diferença perceptível no estado de transição, que é nitidamente menor no diagrama (b) do que no (a). Isso indica o uso de um catalisador no diagrama (b). A energia de ativação é a diferença entre a energia dos reagentes iniciais e o estado de transição — um máximo no diagrama de coordenadas da reação. Os reagentes estão em 6 kJ e o estado de transição está em 20 kJ, então a energia de ativação pode ser calculada da seguinte forma:
Determine qual dos dois diagramas aqui (ambos para a mesma reação) envolve um catalisador e identifique a energia de ativação para a reação catalisada:
Nesta figura, dois gráficos são mostrados. Os eixos x são rotulados como “Extensão da reação” e os eixos y são rotulados como “Energia (k J)”. Os eixos y são marcados de 0 a 100 em intervalos de 10. Em a, uma curva azul é mostrada. Ele começa com um segmento horizontal em cerca de 10. A curva então sobe bruscamente perto do meio para atingir um máximo de cerca de 91, depois cai bruscamente para cerca de 52, novamente sobe bruscamente para cerca de 73 e cai para outro segmento horizontal em cerca de 5. Em b, a curva começa e termina de forma semelhante, mas o primeiro pico atinge cerca de 81, cai para cerca de 55, depois sobe para cerca de 77 antes de cair para a região horizontal em cerca de 5.
Responda
O diagrama (b) é uma reação catalisada com uma energia de ativação de cerca de 70 kJ.
Catalisadores homogêneos
Um catalisador homogêneo está presente na mesma fase dos reagentes. Ele interage com um reagente para formar uma substância intermediária, que então se decompõe ou reage com outro reagente em uma ou mais etapas para regenerar o catalisador original e formar o produto. Como uma ilustração importante da catálise homogênea, considere a camada de ozônio da Terra. O ozônio na alta atmosfera, que protege a Terra da radiação ultravioleta, é formado quando as moléculas de oxigênio absorvem a luz ultravioleta e sofrem a reação:
O ozônio é uma molécula relativamente instável que se decompõe para produzir oxigênio diatômico pelo inverso dessa equação. Essa reação de decomposição é consistente com o seguinte mecanismo:
\ [\ ce {O3 ⟶ O2 + O\\
O + O3 ⟶ 2O2}\ label {12.8.3}\]
A presença de óxido nítrico, NO, influencia a taxa de decomposição do ozônio. O óxido nítrico atua como um catalisador no seguinte mecanismo:
\ [\ ce {NÃO} (g) +\ ce {O3} (g) ⟶\ ce {NO2} (g) +\ ce {O2} (g)\
\ ce {O3} (g) ⟶\ ce {O2} (g) +\ ce {O} (g)\
\ ce {NO2} (g) +\ ce {O} (g) ⟶\ ce {NÃO} (g) +\ ce {O2} (g)\ rótulo {12.8.4}\]
A mudança química geral do mecanismo catalisado é a mesma que:
\[\ce{2O3}(g)⟶\ce{3O2}(g) \label{12.8.5} \]
O óxido nítrico reage e é regenerado nessas reações. Não é usado permanentemente; portanto, ele atua como um catalisador. A taxa de decomposição do ozônio é maior na presença de óxido nítrico devido à atividade catalítica do NO. Certos compostos que contêm cloro também catalisam a decomposição do ozônio.
Mário J. Molina
O Prêmio Nobel de Química de 1995 foi compartilhado por Paul J. Crutzen, Mario J. Molina (Figura\(\PageIndex{3}\)) e F. Sherwood Rowland “por seu trabalho em química atmosférica, particularmente no que diz respeito à formação e decomposição do ozônio”. Molina, cidadão mexicano, realizou a maior parte de seu trabalho no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
Figura\(\PageIndex{3}\): (a) O químico mexicano Mario Molina (1943 —) dividiu o Prêmio Nobel de Química em 1995 por sua pesquisa sobre (b) o buraco de ozônio na Antártica. (crédito a: cortesia de Mario Molina; crédito b: modificação do trabalho pela NASA)É mostrada uma fotografia de Mario Molina. À direita da foto, uma imagem do hemisfério sul da Terra é mostrada com uma região circular central em roxo com um raio de cerca de metade do hemisfério inteiro. Nos arredores desta região há uma estreita faixa azul royal, seguida por uma fina faixa externa azul turquesa. A maioria da região ultraperiférica é verde. Duas pequenas faixas amarelas estão presentes nas regiões inferiores da imagem.
Em 1974, Molina e Rowland publicaram um artigo na revista Nature (uma das principais publicações revisadas por pares no campo da ciência) detalhando a ameaça dos gases clorofluorocarbonetos à estabilidade da camada de ozônio na alta atmosfera da Terra. A camada de ozônio protege a Terra da radiação solar absorvendo a luz ultravioleta. À medida que as reações químicas esgotam a quantidade de ozônio na alta atmosfera, um “buraco” mensurável se forma acima da Antártica e um aumento na quantidade de radiação solar ultravioleta - fortemente ligada à prevalência de câncer de pele - atinge a superfície da Terra. O trabalho de Molina e Rowland foi fundamental para a adoção do Protocolo de Montreal, um tratado internacional assinado em 1987 que começou a eliminar com sucesso a produção de substâncias químicas ligadas à destruição do ozônio.
Molina e Rowland demonstraram que átomos de cloro de produtos químicos produzidos pelo homem podem catalisar a destruição do ozônio em um processo semelhante ao pelo qual o NO acelera o esgotamento do ozônio. Os átomos de cloro são gerados quando os clorocarbonos ou clorofluorcarbonetos - antes amplamente usados como refrigerantes e propelentes - são decompostos fotoquimicamente pela luz ultravioleta ou reagem com os radicais hidroxila. Um mecanismo de amostra é mostrado aqui usando cloreto de metila:
Os radicais de cloro decompõem o ozônio e são regenerados pelo seguinte ciclo catalítico:
\ [\ ce {Cl + O3 ⟶ ClO + O2}\\
\ ce {ClO + O ⟶ Cl + O2}\
\\ textrm {reação geral:}\ ce {O3 + O ⟶ 2O2}\ nonumber\]
Um único cloro monoatômico pode quebrar milhares de moléculas de ozônio. Felizmente, a maior parte do cloro atmosférico existe na forma cataliticamente inativa de Cl 2 e ClONo 2.
Deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase
As enzimas do corpo humano atuam como catalisadoras de reações químicas importantes no metabolismo celular. Como tal, a deficiência de uma enzima específica pode se traduzir em uma doença fatal. A deficiência de G6PD (glicose-6-fosfato desidrogenase), uma condição genética que resulta na escassez da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase, é a deficiência enzimática mais comum em humanos. Essa enzima, mostrada na Figura\(\PageIndex{4}\), é a enzima limitadora de taxa da via metabólica que fornece NADPH às células (Figura\(\PageIndex{5}\)).
Figura\(\PageIndex{4}\): A glicose-6-fosfato desidrogenase é uma enzima limitadora de taxa para a via metabólica que fornece NADPH às células.Um modelo colorido da estrutura da glicose-6-fosfato desidrogenase é mostrado. A molécula tem dois lóbulos distintos que são preenchidos com regiões em espiral em forma de fita de amarelo, lavanda, azul, prata, verde e rosa.
Uma interrupção nessa via pode levar à redução da glutationa nos glóbulos vermelhos; uma vez que toda a glutationa é consumida, as enzimas e outras proteínas, como a hemoglobina, são suscetíveis a danos. Por exemplo, a hemoglobina pode ser metabolizada em bilirrubina, o que leva à icterícia, uma condição que pode se tornar grave. Pessoas que sofrem de deficiência de G6PD devem evitar certos alimentos e medicamentos que contêm substâncias químicas que podem causar danos aos glóbulos vermelhos com deficiência de glutationa.
Figura\(\PageIndex{5}\): No mecanismo da via da pentose fosfato, o G6PD catalisa a reação que regula a NAPDH, uma coenzima que regula a glutationa, um antioxidante que protege os glóbulos vermelhos e outras células do dano oxidativo.Um mecanismo de reação está diagramado nesta figura. À esquerda, o nome Glicose é seguido por uma seta horizontal apontando para a direita, chamada “Hexoquinase”. Abaixo desta seta, à esquerda, há uma estrela amarela em forma de estrela chamada “A T P.” Uma seta curva se estende dessa forma até a seta apontando para a direita e, para a direita, até um pequeno oval marrom rotulado como “A D P.” À direita da seta horizontal está o nome Fosfato de glicose 6, seguido por outra seta horizontal apontando para a direita, rotulada como “G 6 P D”. Um pequeno retângulo laranja abaixo e à esquerda dessa seta é rotulado como “N A D P sobrescrito mais”. Uma seta curva se estende dessa forma até a seta apontando para a direita e para a direita até um pequeno retângulo cor de salmão chamado “N A P D H.” Uma seta curva se estende dessa forma abaixo e para a esquerda, de volta ao retângulo laranja rotulado como “N A D P sobrescrito mais”. Outra seta curva se estende de um oval verde rotulado como “G S S G” abaixo do retângulo laranja, até a seta curvando-se de volta ao retângulo laranja. Esta última seta curva continua no canto inferior direito até um segundo oval verde rotulado como “G S H.” A extremidade dessa seta curva é rotulada como “Glutationa redutase”. À direita da seta horizontal mais à direita aparece o nome fosfogluconato 6.
Catalisadores heterogêneos
Um catalisador heterogêneo é um catalisador que está presente em uma fase diferente (geralmente um sólido) do que os reagentes. Esses catalisadores geralmente funcionam fornecendo uma superfície ativa sobre a qual uma reação pode ocorrer. As reações de fase gasosa e líquida catalisadas por catalisadores heterogêneos ocorrem na superfície do catalisador e não na fase gasosa ou líquida.
A catálise heterogênea tem pelo menos quatro etapas:
Adsorção do reagente na superfície do catalisador
Ativação do reagente adsorvido
Reação do reagente adsorvido
Difusão do produto da superfície para a fase gasosa ou líquida (dessorção).
Qualquer uma dessas etapas pode ser lenta e, portanto, pode servir como a etapa determinante da taxa. Em geral, no entanto, na presença do catalisador, a taxa geral da reação é mais rápida do que seria se os reagentes estivessem na fase gasosa ou líquida.
A figura\(\PageIndex{6}\) ilustra as etapas que os químicos acreditam que ocorram na reação de compostos contendo uma ligação dupla carbono-carbono com hidrogênio em um catalisador de níquel. O níquel é o catalisador usado na hidrogenação de gorduras e óleos poliinsaturados (que contêm várias ligações duplas carbono-carbono) para produzir gorduras e óleos saturados (que contêm apenas ligações simples carbono-carbono).
Figura\(\PageIndex{6}\): Existem quatro etapas na catálise da reação\(\ce{C2H4 + H2 ⟶ C2H6}\)por níquel. (a) O hidrogênio é adsorvido na superfície, quebrando as ligações H-H e formando ligações Ni-H. (b) O etileno é adsorvido na superfície, quebrando a ligação π e formando ligações Ni-C. (c) Os átomos se difundem pela superfície e formam novas ligações C—H quando colidem. (d) As moléculas de C 2 H 6 escapam da superfície do níquel, uma vez que não são fortemente atraídas pelo níquel. Nesta figura, quatro diagramas rotulados de a a d são mostrados. Em cada uma delas, uma superfície quadrada verde é mostrada em perspectiva para fornecer uma aparência tridimensional. Em a, o rótulo “N i surface” é colocado acima com um segmento de linha que se estende até o quadrado verde. No canto inferior esquerdo e no canto superior direito, pares de esferas brancas unidas com mais força aparecem, assim como esferas brancas na superfície verde. As setas pretas são desenhadas de cada uma das esferas brancas acima da superfície até a esfera branca na superfície verde. Em b, as esferas brancas ainda estão presentes na superfície verde. Perto do centro dessa superfície está uma molécula com duas esferas pretas centrais com uma ligação dupla indicada por duas hastes pretas horizontais entre elas. Acima e abaixo, à esquerda e à direita, um total de quatro esferas brancas são conectadas às esferas pretas com hastes brancas. Um segmento de linha se estende dessa estrutura até o rótulo “Etileno absorvido na superfície quebrando ligações pi”. Logo acima, há uma estrutura quase idêntica acinzentada com três setas apontando para baixo na estrutura em preto e branco para indicar movimento descendente. A etiqueta “Etileno” na parte superior do diagrama está conectada à estrutura acinzentada com um segmento de linha. Em c, o diagrama é muito semelhante a b, exceto que a estrutura e os rótulos acinzentados desapareceram e uma das esferas brancas próximas à estrutura em preto e branco em cada par na superfície verde está acinzentada. As setas apontam das esferas brancas acinzentadas até a ligação dupla entre as duas esferas pretas. Em d, apenas uma única esfera branca permanece de cada par na superfície verde. Uma seta curva aponta do meio da superfície verde para um modelo acima com duas esferas pretas centrais com uma única haste preta indicando uma única ligação entre elas. Cada uma das hastes pretas tem três pequenas esferas brancas unidas, conforme indicado por varetas brancas entre as esferas pretas e as pequenas esferas brancas. As quatro ligações ao redor de cada esfera preta são distribuídas uniformemente sobre as esferas pretas.
Outros processos industriais importantes que envolvem o uso de catalisadores heterogêneos incluem a preparação de ácido sulfúrico, a preparação de amônia, a oxidação da amônia em ácido nítrico e a síntese de metanol, CH 3 OH. Catalisadores heterogêneos também são usados nos conversores catalíticos encontrados na maioria dos automóveis movidos a gasolina (Figura\(\PageIndex{7}\)).
Conversores catalíticos para automóveis
Cientistas desenvolveram conversores catalíticos para reduzir a quantidade de emissões tóxicas produzidas pela queima de gasolina em motores de combustão interna. Os conversores catalíticos aproveitam todos os cinco fatores que afetam a velocidade das reações químicas para garantir que as emissões de escape sejam as mais seguras possíveis.
Ao utilizar uma mistura cuidadosamente selecionada de metais cataliticamente ativos, é possível efetuar a combustão completa de todos os compostos que contêm carbono em dióxido de carbono e, ao mesmo tempo, reduzir a produção de óxidos de nitrogênio. Isso é particularmente impressionante quando consideramos que uma etapa envolve adicionar mais oxigênio à molécula e a outra envolve a remoção do oxigênio (Figura\(\PageIndex{6}\)).
Figura\(\PageIndex{6}\): Um conversor catalítico permite a combustão de todos os compostos que contêm carbono em dióxido de carbono e, ao mesmo tempo, reduz a produção de óxido de nitrogênio e outros poluentes nas emissões de motores a gasolina.É mostrada uma imagem de um conversor catalítico. No canto superior esquerdo, uma seta azul apontando para um cano que entra em uma câmara maior e ampliada é rotulada como “Emissões sujas”. Uma pequena seta preta que aponta para o canto inferior direito é posicionada ao longo do lado superior esquerdo da região ampliada. Essa seta é rotulada como “Oxigênio adicional da bomba de ar”. A imagem mostra o conversor com a superfície superior removida, expondo um interior marrom-avermelhado. A parte do conversor mais próxima da entrada de emissões sujas mostra componentes pequenos e redondos em uma camada interna. Essa camada é rotulada como “Catalisador de redução de três vias”. A região central mostra pequenas hastes marrons compactas que estão alinhadas paralelamente ao tubo de entrada de emissões sujas. O último quarto do interior do conversor catalítico mostra novamente uma camada de pequenos círculos marrons vermelhos bem compactados. Duas grandes setas cinza claro se estendem dessa camada até a região aberta no canto inferior direito da imagem até o rótulo “Emissões limpas”.
A maioria dos conversores catalíticos de três vias modernos possui uma superfície impregnada com um catalisador de platina-ródio, que catalisa a conversão de óxido nítrico em dinitrogênio e oxigênio, bem como a conversão de monóxido de carbono e hidrocarbonetos, como octano, em dióxido de carbono e vapor de água:
\ [\ ce {2NO2} (g) ⟶\ ce {N2} (g) +\ ce {2O2} (g)\\ [5pt]
\ ce {2CO} (g) +\ ce {O2} (g) ⟶\ ce {2CO2} (g)\\ [5pt]
\ ce {2C8H18} (g) +\ ce {25O2} (g) ⟶\ ce {16CO2} (g) +\ ce {18H2O} (g)\ nonumber\]
Para ser o mais eficiente possível, a maioria dos conversores catalíticos é pré-aquecida por um aquecedor elétrico. Isso garante que os metais no catalisador estejam totalmente ativos mesmo antes que o escapamento do automóvel esteja quente o suficiente para manter as temperaturas de reação adequadas.
Estrutura e função enzimáticas
O estudo das enzimas é uma importante interconexão entre biologia e química. As enzimas são geralmente proteínas (polipeptídeos) que ajudam a controlar a taxa de reações químicas entre compostos biologicamente importantes, particularmente aqueles que estão envolvidos no metabolismo celular. Diferentes classes de enzimas desempenham uma variedade de funções, conforme mostrado na Tabela\(\PageIndex{1}\).
Hidrólise de ATP.”” data-quail-id="131" data-mt-width="1016">
Tabela\(\PageIndex{1}\): Classes de enzimas e suas funções
Classe
Função
oxidorredutases
reações redox
transferases
transferência de grupos funcionais
hidrolases
reações de hidrólise
liases
eliminação de grupos para formar ligações duplas
isomerases
isomerização
ligases
formação de ligações com hidrólise de ATP
As moléculas enzimáticas possuem um sítio ativo, uma parte da molécula com um formato que permite que ela se ligue a um substrato específico (uma molécula reagente), formando um complexo enzima-substrato como intermediário de reação. Há dois modelos que tentam explicar como esse site ativo funciona. O modelo mais simplista é chamado de hipótese de fechadura e chave, que sugere que as formas moleculares do sítio ativo e do substrato são complementares, encaixando-se como uma chave em uma fechadura. A hipótese de ajuste induzido, por outro lado, sugere que a molécula enzimática é flexível e muda de forma para acomodar uma ligação com o substrato. No entanto, isso não sugere que o sítio ativo de uma enzima seja completamente maleável. Tanto o modelo lock-and-key quanto o modelo de ajuste induzido explicam o fato de que as enzimas só podem se ligar a substratos específicos, já que, em geral, uma enzima específica catalisa apenas uma reação específica (Figura\(\PageIndex{7}\)).
Figura\(\PageIndex{7}\): (a) De acordo com o modelo lock-and-key, a forma do sítio ativo de uma enzima é perfeita para o substrato. (b) De acordo com o modelo de ajuste induzido, o local ativo é um pouco flexível e pode mudar de forma para se unir ao substrato.É mostrado um diagrama de duas possíveis interações entre uma enzima e um substrato. Em um, que é rotulado como “Lock-and-key”, dois diagramas são mostrados. A primeira mostra uma forma de cunha verde com duas pequenas depressões na superfície superior de tamanho semelhante, mas a depressão à esquerda tem uma forma curva e a depressão à direita tem uma forma pontiaguda. Essa forma verde é chamada de “Enzima”. Logo acima dessa forma, há duas formas menores e irregulares de lavanda, cada uma com uma projeção de sua superfície inferior. A forma de lavanda à esquerda tem uma projeção curva que combina com a forma da depressão à esquerda na forma verde abaixo. Essa projeção é sombreada em laranja e tem uma seta curva que se estende de dentro até a depressão correspondente na forma verde abaixo. Da mesma forma, a forma de lavanda à direita tem uma projeção com uma ponta pontiaguda que combina com a forma da depressão à direita na forma verde abaixo. Essa projeção é sombreada em laranja e tem uma seta curva que se estende de dentro até a depressão correspondente na forma verde abaixo. Dois segmentos de linha se estendem das depressões na forma verde para formar uma forma de V invertida acima das depressões. Acima disso e entre as formas de lavanda está o rótulo “O local ativo é o formato adequado”. O rótulo “Substratos” está na parte superior do diagrama, com segmentos de linha que se estendem até as duas formas de lavanda. À direita deste diagrama, há um segundo diagrama mostrando as formas de lavanda posicionadas uma ao lado da outra, que se encaixam perfeitamente nas depressões na forma verde, que é rotulada como “Enzima”. Acima desse diagrama está o rótulo “Complexo de substrato formado”. Em b, que é rotulado como “Ajuste induzido”, dois diagramas são mostrados. O primeiro mostra uma forma de cunha verde com duas pequenas depressões na superfície superior de tamanho semelhante, mas de formato irregular. Essa forma verde é chamada de “Enzima”. Logo acima dessa forma, há duas formas irregulares menores de lavanda, cada uma com uma projeção de sua superfície inferior. A forma de lavanda à esquerda tem uma projeção curva. Essa projeção é sombreada em laranja e tem uma seta curva que se estende até a depressão irregular logo abaixo dela na forma verde abaixo. Da mesma forma, a forma de lavanda à direita tem uma projeção com uma ponta pontiaguda. Essa projeção é sombreada em laranja e tem uma seta curva que se estende até a depressão irregular logo abaixo dela na forma verde abaixo. Dois segmentos de linha se estendem das depressões na forma verde para formar uma forma de V invertida acima das depressões. Acima disso e entre as formas de lavanda está o rótulo “O local ativo muda para caber”. O rótulo “Substratos” está na parte superior do diagrama, com segmentos de linha que se estendem até as duas formas de lavanda. À direita deste diagrama, há um segundo diagrama mostrando as formas roxas posicionadas uma ao lado da outra, que se encaixam perfeitamente nas depressões na forma verde, que é rotulada como “Enzima”. Acima desse diagrama está o rótulo “Complexo de substrato formado”. As projeções das formas de lavanda combinam com as formas de depressão na forma verde, resultando em um ajuste adequado.
Resumo
Os catalisadores afetam a taxa de uma reação química alterando seu mecanismo para fornecer uma menor energia de ativação. Os catalisadores podem ser homogêneos (na mesma fase dos reagentes) ou heterogêneos (uma fase diferente dos reagentes).
Notas de pé
“The Nobel Prize in Chemistry 1995”, Nobel Prize.org, acessado em 18 de fevereiro de 2015, Nobel Prizes Chemistry[www.nobelprize.org].
Glossário
catalisador heterogêneo
catalisador presente em uma fase diferente dos reagentes, fornecendo uma superfície na qual uma reação pode ocorrer
