RESUMO SOBRE CATLISE Conceitos Bsicos: Os catalisadores atuam no meio reacional, favorecendo o equilbrio na formao de produtos e diminuindo a energia de ativao para que a reao ocorra, aumentado a velocidade de reao sem ser consumido. Os catalisadores podem ser considerados como uma das variveis que permite controlar a velocidade e direo de uma reao qumica. Histrico: Berzlius inventou o termo catlise em 1836 para descrever processos em que pequenas quantidades de certas substncias, originam extensas transformaes qumicas sem serem consumidas. A natureza cintica do fenmeno de catlise, s seria reconhecida no incio do sculo XX aps os trabalhos de Ostwald, que definiu catalisador como uma substncia capaz de alterar a velocidade de uma reao qumica sem aparecer nos produtos. Um conceito importante, devido a Sebatier, o da formao de compostos instveisna superfcie do catalisador que funcionam como intermedirios na reao cataltica. Taylor prope a existncia de centros ativos na superfcie do catalisador. Langmuir apresenta a sua isotrmica de adsoro, que est na base dos mecanismos da catlise heterognea desenvolvidos por Hinshelwood e Rideal. Branauer, Emmett e Teller derivam a sua isotrmica de adsoro fsica e propem um mtodo de determinao da rea especfica dos catalisadores. A teoria cintica desenvolvida por Eyring, e Balandin interpreta a atividade cataltica em termos de arranjo geomtrico dos tomos na superfcie. Na dcada de 40, surgem novas interpretaes da atividade cataltica, nomeadamente as teorias eletrnicas A partir de 1950, a catlise conhece um grande desenvolvimento, descobriram-se novos processos catalticos, que constituem a base da moderna indstria qumica e petroqumica. Catlise Homognea Quando no se distingue uma fase na mistura entre os reagentes e o catalisador. Ex.: Catalisadores lquidos solveis no meio reacional. Catlise Heterognea Quando h distino entre as fases do meio reacional e o catalisador. Ex.: Catalisadores constitudos por zelitas, aluminatos, argilas, impregnados por metais ou outros compostos. Catlise Heterognea: A superfcie do catalisador no uniforme. As reaes ocorrem em locais especficos da superfcie, os centros ativos. Metaloceno Componente cataltico Nos anos cinqenta, os qumicos Karl Ziegler e Giulio Natta revolucionaram a produo de plsticos. Com o uso de catalisadores especiais, conseguiram reduzir decisivamente a presso e temperatura necessrias nos processos de polimerizao. Com a sntese do polipropileno e a reduo dos custos da fabricao industrial, os plsticos comearam a ser usados em larga escala. Os primeiros catalisadores Ziegler-Natta eram compostos de halogenados base de titnio e alquilalumnios de atividade relativamente reduzida. A cincia, a seguir, ocupou-se do desenvolvimento de catalisadores de maior atividade. No obstante, todos os catalisadores do tipo Ziegler-Natta tm uma grande desvantagem: ou so substncias slidas ou precisam de um substrato. Trata-se, portanto, de catalisadores heterogneos. Tendo em vista que as propriedades da substncia slida determinam, em grande parte, as propriedades catalisadoras, a produo dos catalisadores muitas vezes complicada. Os catalisadores apresentam centros com propriedades de polimerizao diferentes e isto pode resultar numa disperso bastante ampla de pesos moleculares e distribuio de co-monmeros. A

insolubilidade desses catalisadores dificulta a anlise do mecanismo de polimerizao e o design das propriedades do polmero. Um grande avano no desenvolvimento de catalisadores adveio com os complexos organometlicos, que, com sua homogeneidade e simetria especficas (ver figura 1), levaram ao desenvolvimento dos catalisadores metalocnicos. Diferente dos catalisadores Ziegler-Natta, os catalisadores metalocnicos possuem um centro ativo claramente definido. Em funo disso, os metalocenos costumam ser chamados de catalisadores single-site, ou stio nico, que, devido boa solubilidade, podem ser analisados criteriosamente. Hoje conhecemos cada etapa da ligao dos elementos da cadeia polimrica pelo catalisador. A seleo de um tomo central com agentes de ligao adequados permite criar polmeros das mais variadas micro-estruturas, estreoseletividades, regio-seletividades e taticidades. Vejamos um exemplo: com catalisadores que durante a reao conferem orientao idntica a todos os grupos laterais dos monmeros obtm-se um polmero isottico. No caso do polipropileno, o resultado seria um material rgido e duro, de elevado ponto de fuso. Um propileno com grupos laterais de orientao alternante resulta em uma variante sindiottica de menor ponto de fuso. Em determinados casos, pode optar-se, ainda, pela conformao attica na qual a disposio aleatria dos grupos laterais resulta em um polipropileno amorfo, que apenas estar sujeito solidificao vtrea quando a temperatura for inferior temperatura ambiente. Mudanas significativas das propriedades podem ser obtidas pela modificao attica e objetiva de polipropilenos isotticos. Sob determinadas temperaturas, o material torna-se elstico. Efeitos semelhantes podem ser obtidos pela alternncia de estruturas isotticas e sindiotticas, em estruturas esterobloco. Ao contrrio da catlise convencional, esse procedimento proporciona a definio concisa de propriedades peculiares, com a utilizao de um s catalisador, dispensando etapas adicionais. Os catalisadores metalocnicos constituem uma inovao sem igual, que facilita a sntese de plsticos com as estruturas polimricas desejadas. Os polmeros obtidos so caracterizados por massas moleculares homogneas, distribuio de massas moleculares em faixa mais estreita e estrutura uniforme dos co-polmeros. As propriedades dos materiais podem ser definidas com preciso: de cristalino a elstico.