Catálise

Catálise é o conjunto de fenômenos que aumentam a velocidade de uma reação química por meio de um catalisador, que oferece uma via de reação alternativa com energia de ativação menor. O catalisador não é consumido pela reação e, ao fim do ciclo, permanece na mesma relação química, permitindo que seja reutilizado várias vezes.

Os catalisadores podem ser classificados pela fase de atuação: homogêneos, quando reagentes e catalisador estão na mesma fase; heterogêneos, quando o catalisador está em uma fase diferente (geralmente sólido) e a reação ocorre na superfície; e biocatálise, que envolve enzimas. Entre os heterogêneos, materiais como metais de transição, óxidos e materiais porosos (zeolitas) são comuns.

O mecanismo de catálise envolve a adsorção dos reagentes na superfície do catalisador, formação de intermediários e, por desorção, a formação de produtos. Conceitos-chave incluem atividade (velocidade), seletividade (produto desejado), estabilidade e custo. A seletividade pode orientar uma ou mais vias de reação, reduzindo subprodutos indesejados.

Aplicações industriais são amplas: produção de amônia pelo processo de Haber-Bosch, hidrogenação de insaturações, craqueamento e hidroprocessamento de petróleo, e síntese de compostos orgânicos pelo processo de Fischer–Tropsch. Catalisadores enzimáticos também são usados em biocatálise, fermentação e processos farmacêuticos.

Desafios incluem a desativação por deposição de carbono, sinterização, envenenamento (poisoning) e degradação de materiais. A catálise também é central para a química verde, reduzindo consumo de energia e resíduos, com pesquisa voltada a catalisadores mais eficientes, duráveis e recicláveis.