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O estudo do mecanismo de reação e da cinética ajuda os investigadores a otimizar a rapidez de uma reação. Um aumento na temperatura ou na concentração irá acelerar a taxa, mas também pode levar à decomposição ou a produtos secundários quando aumentadas em demasia. Em alternativa, um produto químico que acelera a taxa de reação sem ser permanentemente alterado ou consumido pode ser acrescentado à mistura de reação.
Estas substâncias são chamadas de catalisadores e afetam a taxa constante ao alterar a energia de ativação. Recorde-se que quanto mais elevada a energia de ativação, mais lenta a taxa de reação. Daí, muitas reações químicas, como a decomposição do peróxido hidrogénio aquoso, progridem lentamente.
A adição de um catalisador reduz a energia de ativação fornecendo um mecanismo de reação alternativo sem afetar os estados energéticos dos reagentes e produtos. Existem dois tipos de catalisadores-homogéneos e heterogéneos. Um catalisador homogéneo existe na mesma fase que os reagentes.
Por exemplo, o brometo de sódio é adicionado ao peróxido de hidrogénio aquoso para acelerar a sua decomposição em oxigénio gasoso e água. Primeiro, os íons de brometo reagem com o peróxido de hidrogénio num meio ácido para formar uma solução laranja de bromo aquoso e água. A seguir, o bromo aquoso e o peróxido de hidrogénio reagem e libertam íons de brometo indicados por uma solução sem cor.
Característica de um catalisador, os íons de brometo aceleram a reação mas continuam por consumir e não aparecem na equação líquida equilibrada. Existe um catalisador heterogéneo num estado físico diferente em comparação com os reagentes. Uma catálise heterogénea é caracterizada por quatro etapas subjacentes adsorção, difusão, reação, e dessorção.
Por exemplo, a reação de hidrogenação do gás eteno insaturado com o etano é acelerada por um paládio disperso finamente sobre carvão vegetal. Aqui, o catalisador existe no seu estado sólido, enquanto os reagentes estão nas suas formas gasosas. Durante esta catálise heterogénea, as moléculas de eteno e hidrogénio adsorvem na superfície do catalisador.
A ligação de hidrogénio Hidrogénio quebra-se permitindo aos átomos de hidrogénio difundirem-se sobre a superfície do catalisador. Ao difundirem-se os átomos de hidrogénio encontram as moléculas de eteno absorvido, elas reagem para formar etano saturado. Posteriormente, os produtos desforçam-se e mudam-se a partir da superfície metálica, deixando o catalisador intacto para trás.
A presença de um catalisador afeta a velocidade de uma reação química. Um catalisador é uma substância que pode aumentar a velocidade de reação sem se…
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