O que é um catalisador heterogêneo

O termo “fase” se refere ao estado da matéria, existem sólidos, fases líquidas e gasosas. Um catalisador heterogêneo é um participante em uma reação química que não faz parte da mesma fase da matéria como os reagentes reais. Por exemplo, os líquidos podem ser submetidos a uma reação na presença de um catalisador sólido. Enquanto que o catalisador acelera o processo de uma reação, ela própria permanece não consumida pelos reagentes. Os metais de transição preciosos ou outros, são frequentemente utilizados como um catalisador heterogêneo, e pode ser finamente dividido para a exposição de superfície aumentada ao longo de um substrato ou de um transportador.

O catalisador heterogêneo é amplamente utilizado nos ambientes industriais em comparação com as variedades homogêneas. A superfície catalítica exposta proporciona locais para fixação de uma superfície fraca de reagentes geometricamente alinhadas. Este comportamento é importante, como por exemplo, a hidrogenação de ligações de carbono duplas.

Modelo de catalisador heterogêneo

É bom considerar um exemplo tal como o etileno, que tem a estrutura química H2C = CH2. Quando uma molécula de etileno se aproxima um pouco da superfície catalítica, ela absorve ou torna-se ligada por um átomo de hidrogênio inferior esquerdo e um átomo de hidrogênio inferior direito, assim os átomos de hidrogênio superiores esquerdo e direito ficam livres.

Uma única molécula de hidrogênio, H2 ou H-H, pode então adicionar toda a ligação dupla, sendo substituída por uma ligação simples, formando uma etano “saturado” ou H3C-CH3. Existem duas maneiras pelas quais os átomos de hidrogênio podem ser adicionados através da ligação dupla, ou ambos podem adicionar a partir de baixo da ligação dupla, ou pode ser adicionado na sequência, enquanto que o outro adiciona acima da ligação dupla no outro lado. A adição de ambos os átomos de hidrogênio para um dos lados de uma ligação dupla é chamada de “cis-adição”, o prefixo cis indica que os grupos iguais permanecem do mesmo lado no plano que corta a dupla ligação, enquanto que a adição de um para um lado e do outro para o outro é chamado “adição trans”, o sufixo trans indica que os grupos iguais permanecem em lados opostos no plano que corta a dupla ligação. Sem dúvida, a expressão “gordura trans”, usada para descrever uma gordura insaturada que foi hidrogenada por trans adição, será muito familiar para o leitor.

Os catalisadores captam a velocidade das reações que são utilizadas porque a via da reação é alterada pela sua presença. Isto altera o estado de transição e reduz a energia de ativação necessária para realizar a reação. Uma vantagem para a realização desta operação com um catalisador heterogêneo é a facilidade de recuperação do mesmo. Os catalisadores heterogêneos são especialmente bem adequados para reações de processos químicos contínuos, em que o material fornecido, reagiu, foi removido e substituído, sempre de forma contínua. Um exemplo de tal processo com utilização de um catalisador heterogêneo, se dá a partir da indústria de refino de petróleo para o uso de material catalítico no assim chamado “leito móvel” do processo.