Quando usi un detersivo per bucato per sbarazzarti di una macchia su una maglietta, stai osservando un catalizzatore in azione durante una reazione chimica. I detersivi hanno enzimi, che sono catalizzatori che rompono lo sporco e altre macchie sui vestiti. Sebbene aiutino a pulire gli abiti preferiti delle persone, non sono gli unici esempi di potenti catalizzatori.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Un catalizzatore accelera una reazione chimica. Il catalizzatore rimane invariato dopo la reazione.
L'effetto di un catalizzatore su una reazione chimica
Un catalizzatore agisce su una reazione chimica accelerandola. Offre anche un modo alternativo per far accadere la reazione che riduce la quantità di energia necessaria. Le reazioni richiedono energia di attivazione per iniziare e i catalizzatori possono aiutare. Tuttavia, i catalizzatori sopravvivono alle reazioni invariati.
Due modi in cui i catalizzatori influenzano una reazione chimica
I due modi principali in cui i catalizzatori influenzano le reazioni chimiche sono creando un modo per ridurre l'energia di attivazione o modificando il modo in cui avviene la reazione. Possono abbassare l'energia dello stato di transizione, quindi l'energia di attivazione complessiva necessaria per il reazione diminuisce, oppure possono alterare i meccanismi di una reazione e quindi modificare la transizione stato.
I catalizzatori svolgono il loro lavoro in modi diversi. Un'opzione è che queste sostanze permettano alle molecole reagenti di rompere i loro legami e formarne di nuovi con i catalizzatori. Questi legami non sono permanenti, quindi i catalizzatori possono sopravvivere alle reazioni invariati. Un altro modo in cui funzionano i catalizzatori è cambiando la configurazione dei reagenti e indebolendo i loro legami.
Esempi di catalizzatori nelle reazioni chimiche
Due tipi di catalizzatori sono omogenei ed eterogenei. I catalizzatori omogenei esistono nella stessa fase dei reagenti nella reazione chimica. Ad esempio, se i reagenti sono gas, anche il catalizzatore è un gas. I catalizzatori eterogenei si trovano in una fase diversa rispetto ai reagenti. Ad esempio, i reagenti possono essere solidi, ma il catalizzatore è un liquido.
Gli enzimi sono un tipico esempio di catalizzatore biologico. Queste proteine possono ripiegarsi in modi diversi per aiutare le reazioni legando i reagenti. I catalizzatori possono aiutare a idrolizzare il saccarosio o lo zucchero da tavola. L'invertasi è un enzima che aiuta a scomporre il saccarosio: saccarosio + H2O produce glucosio + fruttosio.
I convertitori catalitici nelle automobili sono un altro esempio comune di come funzionano i catalizzatori. I catalizzatori all'interno dei convertitori tendono ad essere metalli preziosi come platino o rodio. I gas entrano nel convertitore ed entrano in contatto con i catalizzatori. Quindi, gli inquinanti nocivi reagiscono con i metalli e diventano meno tossici.