Catalisadores

CatalisadoresOs Metais como CatalisadoresQumica 12 anoEscola Secundria de Caldas das Taipas1Qumica 12 anoEste trabalho, intitulado Os Metais como Catalisadores, foi realizado com o efeito de abordar o ltimo captulo da primeira Unidade do programa de 12ano da disciplina de Qumica. Comprometemo-nos a realizar as tarefas e os objetivos estipulados pela professora, e para concretizao deste fim iniciamos o trabalho com uns dados histricos relativos aos catalisadores, passando de seguida ao seu estudo no seio da Indstria, da Economia, da Biologia e acima de tudo da Vida! Pretendemos no final desta apresentao transmitir a importncia dos catalisadores para o nosso quotidiano e associar o conceito ao mundo qumico que nos pode esperar no futuro. 2O que um catalisador? Qumica 12 ano

Antes de mais definiremos o conceito base do nosso trabalho: Catalisador. Um Catalisador uma substncia qumica que altera o mecanismo da reao fazendo com que um determinado processo seja substitudo por um ou mais processos em ambos os sentidos da reao.Nestas imagens podemos ver a estrutura de um catalisador biolgico (uma enzima Purina nuclesido fosforilase (PNP) e ainda um catalisador de um automvel.3CatalisadoresReaesQumica 12 anocontrolamAssim, podemos afirmar que os catalisadores controlam as reaes!Podem ser positivos ou negativos (tambm denominado de inibidor). Um catalisador positivo acelera a velocidade da reao, no aumenta o rendimento, no altera a constante de equilbrio; desta forma, no influencia a extenso da reao e diminui as energias da ativao envolvidas. Por sua vez, um catalisador negativo retarda a reao e consome-se.4CatalisadoresQumica 12 anoO que controla os ... ?Se os catalisadores controlam as reaes, o que os controla?!As substncias que controlam os catalisadores, podem ser promotores se incrementarem a atividade dos mesmos ou, podem ser venenos catalticos (tambm designados inibidores ateno no confundir estes inibidores com os catalisadores negativos tb denominados inbidores) se reduzirem a atividade dos mesmos. Relativamente aos promotores, estes podem ser de dois tipos diferentes: promotor qumico (se melhorar a eficincia do catalisador alterando a distribuio eletrnica na superfcie deste) ou promotor estrutural (se melhorar as propriedades mecnicas)5Que fatores influenciam a velocidade da reao?Concentrao dos reagentes;Temperatura;rea superficial dos reagentes;Presena de catalisadores.

Qumica 12 anoSabias que...?As margarinas so obtidas pela adio de hidrognio s molculas de leo, num processo promovido por metais como o nquel, a platina e o paldio. Se a produo de margarinas fosse efetuada atravs do fornecimento de calor (e no com o uso de um catalisador) as molculas de leo necessitariam de uma temperatura to alta que sofreriam quebras antes de serem transformadas. Existem 4 factores que afectam a velocidade das reaces qumicas: Concentrao dos reagentes Temperatura rea superficial (estado de diviso) dosreagentes Presena de catalisadores

Por estes fatores fcil subentender que a presena de catalisadores o fator mais eficiente e rentvel, pois:CONCENTRAO DOS REAGENTES e REA SUPERFICIAL processo fica muito mais caroTEMPERATURA o fornecimento de calor implica um custo mais elevado sem o mesmo grau de eficincia, visto que podem ocorrer reaes paralelas com o fornecimento de energia trmica aos reagentes.

SABIAS QUE?! leo(l) + n H2(g) -> margarina

6Porqu utilizar catalisadores?Viabilidade;Menos gasto de energia;Seletibilidade dos produtos obtidos;Menos resduos;Eficincia dos procesos.Qumica 12 anoAssim, a importncia dos catalisadores no se demarca apenas pela baixa rentabilidade das outras opes a recorrer para aumentar a velocidade de uma reao, ams tambm pelas suas inmeras vantagens: (os 5 pontos acima esto explicados de forma mais complexa abaixo, respetivamente)Tornam viveis reaces termodinamicamente favorveis mas onde o equilbrio qumico no se estabelece em tempo economicamente aceitvel; Envolvem menor dispndio de energia (menores presses e temperaturas); Permitem maior selectividade nos produtos obtidos;Produzem menor quantidade de resduos;Traduzem-se numa maior economia atmica.

7Um pouco de Histria ...Louis Pasteur (1822-1895)Qumica 12 ano

Jacob Berzellius (1779-1848)

Wilhem Ostwald (1853-1932)Atribui-se a descoberta dos catalisadores biolgicos a Pasteur que, no sculo XIX, concluiu que a fermentao do acar em levedura catalisada por fermentos.

No obstante, apenas em 1835 que Jacob Berzelius associou diferentes observaes de antigos qumicos e sugeriu que pequenas quantidades de uma substncia externa reao afetariam o curso da mesma.

Em 1894, Ostwald expandiu a sugesto de Berzelius ao demonstrar que os catalisadores aceleravam a velocidade das reaes qumicas sem serem consumidos.

Em 1936 introduziu-se um silicato natural de alumnio como catalisador a argila e em 1954 o mundo dos catalisadores foi invadido pela chegada de silicatos mistos de alumnio e metais alcalinos obtidos sinteticamente. Hoje em dia, o comrcio de catalisadores est em ascenso e a sua utilizao possui marcos de explorao nas refinarias de petrleo, na produo de plsticos e polmeros em geral e em qualquer campo da indstria qumica.8Situaes em que se salienta a importncia dos catalisadores: Indstria Economia Ambiente Combate poluioQumica 12 ano

De maneira a solucionar alguns dos problemas mais graves da sociedade atual, os catalisadores adquirem um papel muito importante, o que se verifica nas seguintes situaes:Industria e Economia: - Necessidade de equilbrio entre a produo industrial e o ambiente; - Produo de energia mais econmica; - Otimizao dos custos de produo.

Ambiente e Poluio: Otimizao da utilizao para os combustveis; Produo de combustveis mais sustentveis; Reduo das emisses de CO2 (dixido de carbono) e de outros gases que entram na composio dos gases de efeito de estufa;

etc.

9Conversor catalticoQumica 12 ano

Sabias que...?A colmeia cermica formada por milhares de minsculas clulas por onde passam os gases poluentes. As paredes destes canais so recobertas com xidos de metais, que criam uma superfcie de contacto cuja rea equivalente a dois campos de futebol!O catalisador de um automvel tambm denominado conversor cataltico e um dispositivo fundamental para a reduo da toxicidade das emisses de gases de escape de um motor de combusto interna. Foi introduzido, pela primeira vez, em 1993 nos Estados Unidos da Amrica para que se cumprisse a legislao sobre emisses de gases nocivos exigida pela EPA (Agncia de Proteo Ambiental dos Estados Unidos da Amrica).O conversor cataltico uma caixa de ao inoxidvel que fundamental para o sistema de escapamento e localiza-se logo aps o coletor de gases do escape - tal como possivel ver na imagem. O conversor cataltico no um filtro mas sim uma estrutura metlica constituda por um miolo cermico. Dentro desta estrutura cermica h milhares de pequenos canais por onde passam e reagem os gases, desta forma, h uma analogia que relaciona o conversor cataltico com uma colmeia de abelhas! SABIAS QUE?!

10Tipos de conversores catalticosQumica 12 anoHoje em dia existem dois tipos de conversores: O de duas vias, tambm denominado de conversor de oxidao, que tem a funo de controlar a emisso de monxido de carbono e de hidrocarbonetos.

E o de trs vias com tubo de ar (ou um sensor de oxignio) para regular a entrada de ar e de combustvel no motor, tornando mais eficaz a reao qumica. No circuito fechado, um conversor cataltico de trs vias converte os gases do motor em gases menos nocivos atravs de uma catlise redutora e de uma catlise oxidante. 11Qumica 12 ano

Estrutura tpica do conversor cataltico de trs vias de um automvel.Como podemos observar h um circuito a percorrer pelos gases desde o compressor de ar at ao exterior de automvel, sendo que aps a produo dos gases no motor e a sua passagem pelo compressor de ar, estes atravessam o sensor de oxignio de uma forma regulada, sendo convertidos, no conversor cataltico, atravs de dois estdios: um primeiro responsvel pela reduo das emisses de NOx atravs da platina e do rdio, e um segundo relativo oxidao do monxido de carbono e dos hidrocarbonetos (que no sofreram combusto) atravs da platina e do paldio.

Catlise redutora: 2 NO (g) N2 (g) + O2 (g)Catlise oxidante: CO + hidrocarbonetos no queimados + O2 CO2 + H2O [escrever por cima da seta conversor cataltico]

12Gases de escapeMonxido de carbono;

Compostos orgnicos volteis;

xidos de azoto.Qumica 12 ano

Sabias que...?A utilizao de gasolina com chumbo inutiliza irremediavelmente o catalisador. Os danos so quase imperceptveis sem a anlise mais detalhada dos gases de escape, j que o carro no sofre alterao aparente no seu funcionamento.A funo do catalisador modificar a composio qumica dos gases de escape, reduzindo a sua toxicidade para a sade e o ambiente. Como o motor no tem tempo para queimar todo o combustvel injetado, h produo dos gases de escape, que tm diversos componentes, apesar de trs deles predominarem sobre os restantes:* Monxido de carbono da combusto parcial dos hidrocarbonetos (provenientes da gasolina);* Compostos orgnicos volteis resultantes da reao parcial dos hidrocarbonetos;xidos de azoto proveniente das reaes entre o azoto atmosfrico e o oxignio do ar

SABIAS QUE?!

13Qumica 12 ano

Sabias que...?O catalisador provoca um aumento mdio de 20% no valor de um automvel. Apesar dos catalisadores promoverem um maior consumo de combustvel (entre 5 a 10% de aumento), a gasolina sem chumbo mais barata, bem como a manuteno do motor. Alm disso, um sistema de escape com catalisador tem uma durao superior, pelo que se poder dizer que, a longo prazo, o acrscimo de custos no tem qualquer expresso. No esquecer a ajuda ambiental que este nos proporciona e que consequentemente se reflete em mais vida para o nosso caro planeta!

Sabias que...?Uma manobra mais arriscada ou um acidente no coloca em risco o catalisador. Estudos demonstram que s percorrendo 50 000 km com o automvel em sobreaquecimento (1000C) se degrada o conversor cataltico!Concluindo os assuntos relativos aos catalisadores dos automveis ou conversores catalticos: Os conversores catalticos so a opo mais eficaz para controlar as emisses de gases de escape, sendo que so convertidas, em mdia, mais de 80% das emisses de hidrocarbonetos e mais de 90% das emisses de monxido de carbono. Os problemas ambientais relativos a esta situao, envolvem chuvas cidas, smog, eutrofizao (concentrao excessiva de nutrientes nos lagos e rios, que favorece o desenvolvimento de vida vegetal e empobrece o meio aqutico em oxignio), destruio da camada de ozono e consequente aquecimento global, devido emisso de NOx, SOx, CO, CO2 e O3.Relativamente destruio da camada de ozono, os CFCs, mais especificamente os seus tomos de cloro (Cl), existentes na Estratosfera, destroem as molculas de ozono (O3), estabelecendo-se assim um ciclo de reao em cadeia, onde os tomos de cloro so catalisadores, j que se encontram disponveis no final de cada reao. Assim se promove a destruio do nosso planeta...

SABIAS QUE?! 14Qumica 12 ano

A partir desta imagem possvel reter os aspetos fundamentais sobre um conversor cataltico, j que esta imagem sintetiza a constituio do catalisador (no que toca composio e s funes dos seus constituintes manta expansiva, suporte cermico e ainda, com menor realce, a carcaa metlica), as reaes qumicas que refletem a sua funo, os gases que entram no catalisador e os gases que saem pelo catalisador.

15Catalisadores IndustriaisSntese de amonacoSntese de cido ntricoQumica 12 ano(Processo de Haber-Bosch)(Processo de Ostwald)Sabias que...?Em mais de 150 anos desde o trabalho de Berzelius, os catalisadores desempenharam um importante papel econmico no mercado mundial. Apenas nos EUA em 1996, as vendas de catalisadores chegaram a atingir o valor de um bilio de dlares.Estima-se que 90% de todos os produtos qumicos produzidos atualmente envolvam a utilizao de um catalisador em algumas das suas fases de produo. Assim, se denota a importncia econmica, nos processos industriais, do desenvolvimento de novos catalisadores. Como j foi referido anteriormente, as vantagens dos catalisadores favorecem os processos industriais, j que, os tornam mais rpidos, mais limpos e mais rentveis. Pretendemos, nos seguintes pargrafos, justificar a necessidade de produzir determinados compostos atravs da utilizao dos catalisadores; visto que, os processos primitivos (como por exemplo o processo de Arco e o processo da Cianamida) requerem maior quantidade de energia do que os processos que vamos agora explicitar.

16Sntese de amonacoQumica 12 ano

Teoria da AdsoroEste um dos exemplos clssicos de catlise industrial e demarca a sua importncia a partir do sculo XX quando Fritz Haber descobriu que o ferro em conjunto com o xido de potssio e o xido de alumnio, presso normal e temperatura de 500C, catalisava a reao de sntese de amonaco eficazmente. Podemos concluir que a utilizao de um catalisador permite que o processo se desenvolva a temperaturas mais baixas.

No processo de Haber-Bosch as molculas de reagente so adsorvidas na superfcie do catalisador, esta interao enfraquece as ligaes covalentes das molculas de azoto e de hidrognio e promove a dissociao destas. Pelo facto dos tomos de hidrognio e azoto serem muito reativos, d-se a sua combinao para formar a molcula de amonaco .

A reao da sntese de amonaco uma reao exotrmica e tem uma variao da energia interna igual a -93 Kj.

O termo adsoro acima mencionado relativo adeso das molculas.

Este processo mostra bem como o conhecimento cientfico pode servir para dois objetivos totalmente distintos: por um lado, melhorar a agricultura, diminuindo a fome e facilitando a vida; por outro lado, otimizar o armamento, fomentando a guerra e a morte. Cabe, assim, ao Homem escolher o melhor uso a dar ao conhecimento cientfico.

17Sntese de cido ntricoQumica 12 ano

Em 1900, Friedrich Wilhelm Ostwald descobriu o procedimento para a preparao do cido ntrico por oxidao do amonaco, promovendo assim a produo em massa de fertilizantes e explosivos durante a Primeira Guerra Mundial pela parte da Alemanha. Intitulou este procedimento de processo de Ostwald, onde os reagentes, o amonaco e o oxignio, so aquecidos a cerca de 800C na presena de um catalisador de platina-rdio, para formar xido ntrico (NO). O prximo procedimento da produo de cido ntrico engloba a oxidao do xido ntrico para produo de dixido de azoto (NO2), sendo que este ltimo absorver gua (H2O) para formar cido ntrico (HNO2) (tal como se pode depreender pela anlise da Figura).

Na oxidao de amonaco h a possibilidade de se formar monxido de azoto (N2O). Pelo facto deste composto ser muito difcil de remover, evita-se a formao deste com um controlo rigoroso no que toca utilizao de um catalisador adicional (durante o estdio de oxidao do amonaco, de forma a decompor o monxido de diazoto) ou ao uso de redutor cataltico (que reduz o monxido de diazoto no final do processo).

18Catalisadores Biolgicos EnzimasQumica 12 anoCorrespondem a

Como j foi tratado anteriormente neste trabalho, os catalisadores assumem um importante papel no funcionamento de dados processos e mtodos, desta forma se reala tambm a importncia dos catalisadores biolgicos para a qumica da vida. Os catalisadores enzimticos permitem a realizao de uma srie de reaes no organismo humano, reaes essas que so indispensveis nossa sobrevivncia. Sem as enzimas a digesto demoraria anos a ocorrer, desta forma as enzimas so importantes para o correto funcionamento do nosso organismo. O nosso metabolismo caracteriza-se, assim, pela ocorrncia de um conjunto de reaes que so catalisadas pelas enzimas!

As enzimas so protenas especializadas na catlise de reaes biolgicas, assim, elas tm como funo acelerar a velocidade de uma reao, embora no participem diretamente nela. As enzimas assumem um papel superior aos catalisadores produzidos pelo Homem, j que vencem com o atributo de naturalidade e eficincia em contrapartida artificialidade dos catalisadores que j falmos. 19Catlise enzimticaQumica 12 ano

EPSESEEPE + S ES EP E + P de referir tambm que as enzimas possuem uma estrutura que determinar a forma do seu centro ativo ao qual, apenas se podem ligar, os substratos que complementam o mesmo.

Tal como possvel verificar na Figura , a enzima (E) [clicar!] possui um centro ativo ao qual se conecta um substrato (S) [clicar!] , formando assim um complexo denominado Complexo enzima-substrato (ES) [clicar!] . Atravs da catlise forma-se um novo complexo, onde o substrato transformado num produto, designado Complexo enzima-produto (EP) [clicar!] . Depois da formao do produto (P) [clicar!] , este liberta-se da enzima e esta pode voltar a sofrer catlise com um novo substrato.

Assim se sintetiza toda a imagem: E + S ES EP E + P

20Qumica 12 ano

Mecanismo da Catlise enzimticaLINK!!!!21Mecanismos de catliseEfeito da Temperatura;Efeito do pH;Catlise homogna;Catlise heterognea;Energia de ativao;Estado de transio;Os metais em catlise.

Qumica 12 anoSabias que...?A importncia dos catalisadores biolgicos para o funcionamento das clulas tanta, que se estima que cada clula possa ter 3000 enzimas diferentes!Na prxima parte desta apresentao, tentaremos nele abordar uma relao entre a Qumica e a Biologia, demonstrando a importnica dos catalisadores enzimticos nas reaes biolgicas vitais. Tentaremos tambm aprofundar as variveis que influenciam a catlise e os conceitos mais importantes sobre esta.

22Efeito da TemperaturaQumica 12 ano

Grfico da variao da atividade enzimtica com a temperatura.Nos organismos vivos a temperatura a que se encontra o corpo a mesma a que as enzimas realizam o seu trabalho, desta forma, a temperatura tima para a atuao das enzimas nos organismos a temperatura corporal, no nossso caso particular, tratam-se de 37C. Como se pode ver neste grfico: a velocidade da reao aumenta at atingir a temperatura tima e a partir da diminui. Inicialmente, temperatura de 0C a velocidade da reao no nula, pois as enzimas continuam a atuar a uma temperatura mais baixa (em relao temperatura tima) apesar de o fazerem mais lentamente. por esta razo que os alimentos se estragam mesmo no interior dos frigorficos, uma vez que, o substrato tem dificuldade em unir-se enzima.A velocidade da reao aumenta at temperatura tima, porque h energia suficiente para as molculas ultrapassarem a energia de ativao; no entanto, a velocidade decresce, acima da temperatura tima, medida que cada vez mais molculas se desnaturam ou se desintregam. A elevada temperatura quebra as ligaes de hidrognio, fazendo com que as enzimas percam a sua estrutura e a sua forma seja influenciada. Assim se dificulta, a ligao do substrato ao centro ativo da enzima, deixando a reao de ser catalisada.23Efeito do pHQumica 12 ano

Tambm o pH do ambiente celular determina o modo de atuao da enzima. H enzimas que atuam em meios cidos e enzimas que atuam em meios bsicos, exemplificando: as enzimas do estmago requerem um ambiente cido (pH2) e as do intestino, um ambiente bsico (pH9). Sendo assim, a atuao de cada enzima vai depender do seu pH timo o pH para o qual a atuao da enzima mais eficiente. Se essas condies forem alteradas as reaes sero dificultadas, j que estas mesmas alteraes afetam a carga dos aminocidos da enzima, alterando as propriedades do centro ativo e impedindo a ligao do substrato enzima.

24Catlise Homognea Sistema MonofsicoQumica 12 ano

Reao de formao de cido sulfricoO mecanismo catlise pode ser considerado uma catlise homognea ou uma catlise heterognea. Para j vamos concentrar-nos na HOMOGNEA: Alguns exemplos de catalisadores usados na catlise homognea so ies de metais de transio e seus complexos, cidos e bases inorgnicos e enzimas; uma vez que, estes catalisadores se encontram no mesmo estado fsico dos reagentes, ou seja, constituem um sistema monofsico. Neste tipo de catlise a reao evolui atravs de espcies intermedirias com menor energia de ativao e verifica-se uma alterao dos estados de oxidao dos metais de transio envolvidos. A destruio da camada de ozono e a catlise enzimtica so dois dos exemplos de situaes onde ocorre catlise homognea.

25Catlise Heterognea Sistema PolifsicoQumica 12 anoReao de formao de etano

Relativamente catlise HETEROGNEA:Contrariamente ao que mencionmos anteriormente, na catlise heterognea o catalisador e os reagentes (e at mesmo os produtos) encontram-se em fases diferentes (sistema polifsico). Neste caso, o mecanismo ocorre em centros ativos na superfcie do catalisador e os reagentes/produtos formam ligaes com os tomos ou caties metlicos do catalisador; uma vez que, so adsorvidos na superfcie deste. Alguns exemplos de catlise heterognea so aqueles em que os catalisadores so metais de transio e os seus xidos, zelitos, slica/alumina, ou at mesmo quando os conversores catalticos so usados para combater a poluio.

26Catlise Homognea vs Catlise HeterogneaQumica 12 anoVantagensDesvantagensCatlise HomogneaO facto de estarem no mesmo estado fsico facilita a reao.Uma vez que necessrio aseparao do catalisador no final de uma reao, vo surgir custos adicionais e possvel destruio.Catlise HeterogneaNo h dificuldades em separar e reciclar o catalisador. difcil obter acesso aoscentros ativos dos catalisadores por parte dos reagentes.Ambos os processos descritos anteriormente apresentam vantagens e desvantagens, conforme se pode verificar com a tabela

27Teoria das ColisesQumica 12 ano

Choque eficaz Coliso efetivaChoque no eficaz Coliso no efetivaQuando ocorre uma reao, os reagentes chocam entre si para originar produtos, sendo que estes choques necessitam de ser eficazes para essa reao ocorrer - se a reao ocorre, designa-se por coliso efetiva. [clicar!]

Se a reao no ocorrer, o choque designa-se por coliso no efetiva, na qual os reagentes so os mesmos que os produtos. [clicar!]

28Exerccio prticoPgina 148, manual, exerccio nmero 5:Qumica 12 ano

FavorvelDesfavorvel Como meio de abordar mais uns detalhes e de dar a entender turma esta componente do tema, decidimos colocar aqui um exercicio simples relativo teoria das colises, para resolvermos em conjunto:

Resposta: I - [clicar!]

Explicar imagens: [2 HI (g) H2 (g) + I2 (g) , pois esta reao importante para perceber que os tomos de I tm que se unir e os de H tambm] EXPLICAR: H sempre vrias orientaes possveis na coliso das partculas, no entanto nem todas so favorveis... Por exemplo na 2 imagem os tomos de Hidrognio esto demasiado separados para poderem reagir e formar dihidrognio... Enquanto que na 1 imagem tanto os tomos de Iodo como os de Hidrognio se encontram numa posio favorvel reao.29Energia de ativaoQumica 12 ano

Para que um choque seja eficaz, os reagentes devem colidir segundo uma direo favorvel e com uma energia superior Energia de Ativao (Ea) que o valor mnimo necessrio para se iniciar uma reao qumica.

Tal como uma bola no consegue alcanar o topo de uma colina se no rolar com energia suficiente at colina, uma reao no ocorre se as molculas no possurem energia suficiente para ultrapassar a barreira de energia de ativao.30Qumica 12 ano

Perfil energtico de uma reao com enzima (a azul) e sem enzima (a vermelho).Perfil energtico de uma reao com enzima (a azul) e sem enzima (a vermelho)O grfico da Figura demonstra que a reao com o catalisador biolgico (enzima) utiliza uma menor energia de ativao do que uma reao no catalisada.

31Estado de TransioQumica 12 ano

Por fim definimos o conceito de Estado de Transio como o estado em que a molcula se encontra quando atinge o auge de energia, sendo esta molcula designada de complexo ativado. Como no grfico possvel verificar, o estado de transio representado pelo mximo da funo relativa reao.

32Perfil energtico de uma reaoReao exotrmicaReao endotrmicaQumica 12 ano Sentido direto Sentido inverso

O perfil energtico de uma reao pode resumir-se com o recurso a um grfico/diagrama onde se analisam a Energia Potencial e a Progresso da reao. Relativamente ao 1 grfico, iniciamos a sua leitura a partir dos reagentes, j que se trata de uma reao no sentido direto. Estes mesmos reagentes vo chocar entre si at atingir o estado de transio, no qual, os reagentes se encontram dissociados. Depois de uma reorganizao dos reagentes obteremos os produtos num patamar abaixo do inicial, a partir do qual se retirar a Variao da Entalpia da reao. Como a energia potencial dos produtos menor que a energia potencial dos reagentes, a variao da entalpia ser negativa, logo a reao exotrmica.

Relativamente ao 2 grfico, iniciamos a sua leitura a partir dos produtos da reao, como se trata de uma reao no sentido inverso, estes so considerados como reagentes. Estes mesmos produtos da reao vo chocar entre si at atingir o estado de transio, no qual, os mesmos se encontram dissociados. Depois de uma reorganizao dos produtos da reao, obteremos os reagentes num patamar acima do inicial, a partir do qual se retirar a Variao da Entalpia da reao. Como a energia potencial dos produtos menor que a energia potencial dos reagentes, a variao da entalpia ser positiva, logo a reao endotrmica.33Exerccio prticoPgina 148, manual, exerccio nmero 3:Qumica 12 ano

N2O (g) + NO N2 (g) + NO2 (g)

Complexo ativado X = Energia de ativao Y= Variao da entalpia da reao Reao ExotrmicaComo meio de abordar mais uns detalhes, decidimos colocar aqui um exercicio simples relativo a perfis energticos, para resolvermos em conjunto:

[Respostas: clicar uma de cada vez que acaba por aparecer.]34Os metais em catlise Os metais adsorvem molculas sua superfcie; Formao de compostos em mais do que um estado de oxidao. Qumica 12 ano

Associando os metais aos catalisadores, temos a dizer que a nossa pesquisa nos revelou que os metais de transio e os seus compostos so frequentemente bons catalisadores, pois:- Os metais adsorvem molculas sua superfcie, promovendo a formao e quebra de ligaes;- Os metais de transio podem formar compostos em mais do que um estado de oxidao.

So exemplos de metais em catlise:

[C2H4 (g) + H2 (g) C2H6 (g) fazer uma seta mais comprida pois por cima desta necessrio escrever Ni (s)] Para justificar a importncia dos metais transio deixamos aqui um exemplo da catlise por metais [clicar!], onde se utiliza o nquel na reao de hidrogenao do eteno: o nquel adsorve os dois reagentes na sua superfcie e liga-se a eles quimicamente, provocando a dissociao do di-hidrognio nos seus tomos. Estes sero depois adicionados, consecutivamente, ao eteno para formar o etano (C2H6).

[SO2 (g) + 1/2O2 (g) SO3 (g) fazer uma seta mais comprida pois por cima desta necessrio escrever VO (s)]No entanto, um elemento tpico da utilizao de compostos de elementos de transio na catlise a aplicao do xido de vandio (VO) na oxidao do dixido de enxofre a trixido de enxofre.

Assim se reconhecem os metais de transio como predominantes nos catalisadores integrantes nos processos biolgicos, j que estes possuem dois ou mais estados de oxidao, podendo desta forma partilhar os seus eletres e mediar reaes de oxidao-reduo.

35Em sntese ...Qumica 12 ano

O grfico da Figura permite-nos conluir que os catalisadores alteram os passos de uma reao e diminuem a energia de ativao, facilitando a reao qumica.

No grfico a linha vermelha corresponde reao no catalisada (ou seja, sem catalisador), por sua vez, se utilizarmos um catalisador a energia de ativao ser inferior para que a reao seja facilitada, assim se verifica a presena de trs energias de ativao progressivamente inferiores (Ea1 > Ea2 > Ea3).36Uso de catalisadores em veculos reduz a emisso de gases poluentes

Redao do site nominuto.com 27 de setembro de 2011

Qumica 12 anoA emisso de gases poluentes na atmosfera hoje uma das principais preocupaes com o meio ambiente. Mas como combater o crescimento da emisso de poluentes com o crescimento cada dia maior de veculos nas vias da cidade? Foi pensando nisso que a empresa FFI lanou em Natal no ano de 2006 os catalisadores MG Caps, que reduzem a poluio do veculo juntamente com a reduo do consumo de combustveis.

Link: http://www.nominuto.com/noticias/cidades/uso-de-catalisadores-em-veiculos-reduz-a-emissao-de-poluentes/77312/37

Redao da Lusa 29 de dezembro de 2011Qumica 12 anoLisboa: Proibio da circulao de veculos sem catalisador na cidade adiada para maroA proibio da circulao de veculos sem catalisador em toda a cidade de Lisboa devia entrar em vigor a 01 de janeiro, mas a cmara foi forada a adiar essa restrio para maro.Desde 04 de julho de 2011 que os veculos anteriores a 1993, ou seja, sem catalisador, esto proibidos de circular na Avenida da Liberdade e na Baixa de Lisboa, de forma a diminuir a poluio do ar naquela zona.

Link:http://visao.sapo.pt/lisboa-proibicao-da-circulacao-de-veiculos-sem-catalisador-na-cidade-adiada-para-marco=f640898#ixzz1upvyXF2G

38Catalisadores so construdos com nano-pirmides de irdium

Redao do site Inovao Tecnolgica 4 de abril de 2005Qumica 12 anoOs cientistas da Universidade de Rutgers (EUA) utilizaram nanopartculas para criar uma nova superfcie metlica finamente texturada. A superfcie constituda com o metal irdium (Ir) consiste em milhes de pirmides microscpicas, cujas faces medem apenas 5 nanmetros de largura. o exemplo de um novo catalisador seletivo, j que melhora a adeso das molculas e assim, a eficncia do processo.

Link: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=01016005040439

Redao do site Inovao Tecnolgica 4 de abril de 2005Qumica 12 anoCatalisador bimetlico aproxima-se da meta de eficincia da enconomia do hidrognioO novo catalisador bimetlico avana alguns passos firmes nesses dois caminhos: alm de mais eficiente, ele pode ser mais barato. O desenvolvimento resultado do trabalho da equipe do Dr. Younan Xia, daUniversidadede Washington, nos Estados Unidos.O catalisador bimetlico construdo a partir de um ncleo de paldio que serve como uma espcie de "tronco" a partir do qual se desenvolvem "galhos" de platina.A tcnica inovadora porque nanopartculas nessas dimenses tendem a se aglomerar e formar grumos, deteriorando um elemento chave nodesempenhode um catalisador - a sua rea superficial.

Link: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=catalisador-bimetalico-eficiencia-economia-do-hidrogenio&id=01016009060240

A Cincia e a Tecnologia qumica do futuro devem ser compatveis com o ambiente e a vida!Qumica 12 anoPara concluir, temos a dizer que os catalisadores so muito importantes em diversos setores; abrangem, assim, a indstria, a economia, a biologia, a qumica e acima de tudo - a Vida!

Este foi sem dvida um trabalho mais complexo, no entanto mais compensador que qualquer outro, j que toda a sua realizao engloba um conjunto de conhecimentos tericos que no tnhamos antes de comear a pesquisa para o trabalho...

Compreendemos, para alm de toda a componente terica associada ao tema, o conceito e a importncia dos catalisadores. Sendo que gostaramos de terminar com uma reflexo: a Cincia e Tecnologia qumica do futuro devem ser compatveis com o ambiente e a vida. tudo uma questo de equilbrio!

Pois, na nossa opinio, as descobertas devem guiar o Homem (e a Humanidade) no sentido de melhorar a sua qualidade de vida; desta forma, associamos a criao dos catalisadores luta por: uma rentabilizao dos processos industriais, melhoria dos produtos obtidos, reduo dos subprodutos indesejveis e sustentabilidade das nossas atividades do quotidiano (no que toca poluio).

41Trabalho elaborado por:1 unidade: Metais e Ligas MetlicasQumica 12 anoProfessora Lusa Esperana

2011/201212C