6. CATALIZATORII.

Catalizatorii sunt substanţe care, în cantităţi foarte mici, măresc viteza unei reacţii chimice.

Catalizatorii nu influenţează echilibrul chimic iar la sfârşitul reacţiei, se regăsesc nemodificaţi calitativ şi cantitativ.

Catalizatorii micşorează energia de activare a unei reacţii.

Mecanismul funcţionării catalizatorilor:

 

Exemplu:  A + B →  AB          E a  (r.necatalizată)

In prezenţa catalizatorului (C)  reacţia se desfăşoară în două etape:

A + C → AC                E a1

AC + B → AB + C      E a2

E a1  şi E a2  <  E a

 

CLASIFICAREA CATALIZATORILOR

     Catalizatori fizici:

– cărbune de lemn fin divizat

– cărbune animal fin divizat

Catalizatori chimici:

–     Acizi (H 3O+) – hidroliză, esterificare, eterificare

–          Bazici (OH ) – saponificare, reducere

–          Săruri (Mn, Ce, W, Mo) – oxidare

–          Metale (VIII b: Fe, Co, Ni) – reacţii de reducere

–          Oxizi anhidri (Al2O3, V2O5, TiO2) – deshidratare, esterificare, dehidrogenare

      Catalizatori biochimici:

–          Vitamine

–          Hormoni

–          Enzime

Aceşti catalizatori sunt implicaţi în reacţii de hidroliză, redox, acido-bazice etc. Enzimele au un suport coloidal – apoenzima, de care se leagă grupa activă propriu zisă – coenzimă. Apoenzima asigură legătura dintre coenzimă şi substrat şi determină specificitatea enzimei.

 

Reacţia de descompunere a apei oxigenate

H 2O2 → H 2 O + ½  O 2

Reacţia necatalizată – E a = 18 kcal / mol;

Catalizator Platină  –  E a = 12 kcal / mol ;

Catalizator enzima catalaza – E a = 5,5 kcal / mol;

 

Cataliza poate fi:

–                      Omogenă

–                      Eterogenă

–                      Autocataliza

Cataliza omogenă–  are loc atunci când reactanţii şi catalizatorul se găsesc în aceeaşi fază.

Exemplu:  NO catalizează reacţia de descompunere a ozonului în straturile superioare ale atmosferei.

2 O 3 → 3 O 2

O 3  +  NO → NO 2 + O 2

NO 2_→ NO + O

O + O 3 → 2 O2

 

 

Cataliza eterogenă– reactanţii şi catalizatorul se află în stări de agregare diferite. Catalizatorul este solid iar reactanţii sunt gazoşi sau lichizi.

Reacţiile se desfăşoară la suprafaţa catalizatorului solid, în stratul superficial de molecule adsorbite temporar  la suprafaţa catalizatorului .

Aceste molecule  realizează legături cu atomii sau moleculele catalizatorului prin unele valenţe libere ale acestuia.

 

Autocataliza  

Apare cand una din substantele care intra in reactie sau unul din produsii de reactie pot exercita actiune catalitica asupra procesului chimic.

 

       C+3 OOH                                                 

5   │                +  2KMn+7O+  3H2SO4     10C+4O2   + 2Mn+2SO+ K2SO+ 8H2O

       C+3 OOH                  +5e–     

     – 2e                                                                                           

 

  • Reacţia decurge cu viteză mică la început.
  • Pe măsură ce se formeaza ionii de Mn+2, aceştia vor cataliza reacţia iar viteza de reacţie va creşte.