13.8. Efeito de um Catalisador

Apesar de não ser possível avaliar todos os fatores que afetam a velocidade de uma reação, essa avaliação pode ser feita para alguns deles e, uma vez conhecida a natureza de sua influência, tais fatores podem ser alterados para se variar, na prática, a velocidade de reação.
A temperatura é a variável mais fácil de se controlar na equação (13.9) (Veja Tópico 13.6). É comum considerar-se que as velocidades de reações físicas ou químicas dobram a cada elevação de 10°C na temperatura. Esta estimativa grosseira é simplesmente uma outra maneira de dizer que as entalpias de ativação de muitos processos práticos variam entre 10.000 e 100.000 cal/mol.
A energia livre de ativação () é a outra variável nas equações (13.10) ou (13.11) que pode ser modificada a fim de se alterar a velocidade da reação. Um menor produz uma velocidade maior de reação, desde que todas as outras variáveis sejam mantidas constantes. Isto nos conduz à generalização de que, de uma série de caminhos alternativos para uma reação, ocorrerá mais rapidamente a reação que possuir a menor barreira de energia livre.
Em algumas reações químicas, a presença de um catalisador, que não entra ele próprio na reação química, é essencial para se obter uma alta taxa na reação. O catalisador oferece um caminho alternativo de reação com uma barreira de entalpia de ativação () mais baixa, como é apresentado esquematicamente na Figura 13.g. Usualmente, é a superfície do catalisador que desempenha esta função.
A maneira precisa pela qual o catalisador atua não é completamente conhecida, mas, geralmente, ele altera o mecanismo de uma reação facilitando a quebra e a formação de ligações. Na maioria das reações industriais importantes, o catalisador é um sólido, e os reagentes, gases ou soluções fluem sobre a superfície do sólido.
Sob certas circunstâncias, a ação do catalisador pode ser “envenenada” por átomos de impurezas que formam filmes sobre a superfície do catalisador e o “blindam” contra os reagentes. Quando isto ocorre, diminui a vantagem do catalisador e o caminho de energia livre assume urna posição progressivamente maior na Figura 13.g e, assim, a velocidade da reação decresce. Se, entretanto, o “veneno” for removido do catalisador, ou se o “veneno” não estiver presente, o catalisador não será consumido durante a reação e continuará em condições de ser utilizado.
Em resumo, um catalisador simplesmente oferece uma superfície adequada como local de baixa energia de ativação para que ocorra uma reação química (1).

Figura 13.g – A ação dos catalisadores sobre a velocidade das reações químicas baixando a barreira da energia de ativação .