Per la stessa reazione possono essere utilizzati catalizzatori diversi. es. HCOOH H 2 + CO 2 viene catalizzata da Ni, Cd, Pt, Cu.

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1 CATALISI L'uso di un catalizzatore, sostanza capace di accelerare una reazione senza intervenire sulla T, è di enorme importanza in alcuni tipi di reazione. Ad esempio le proteine reagiscono velocemente e selettivamente in presenza di catalizzatori (enzimi), la stessa velocità non si potrebbe realizzare alzando la T poiché subirebbero denaturazione. Il catalizzatore è una specie chimica che fa variare la velocità di reazione senza alterare l'equilibrio e la relativa costante d'equilibrio K. La parola catalisi viene dal greco slegare. I catalizzatori di norma accelerano la reazione. Vi sono alcuni casi in cui essi la inibiscono (catalizzatori negativi, inibitori): molti esempi nella fisiologia umana inibitore lattato deidrogenasi; inibitore dell'anidrasi carbonica.

2 L'azione si esplica nell'abbassamento dell'e a della reazione e questo può prevedere anche la formazione di intermedi diversi da quelli che si avrebbero in assenza di catalizzatore. Questa diminuzione di E a porta direttamente un aumento di velocità e quindi della costante di velocità (k). Se ci troviamo in una reazione all'equilibrio la K dell'equilibrio non viene influenzata e quindi, a prescindere dalla natura del complesso attivato, vale sempre al relazione G = RTlnK ed il calcolo del E di reazione è indipendente dalla reazione. Per la stessa reazione possono essere utilizzati catalizzatori diversi. es. HCOOH H 2 + CO 2 viene catalizzata da Ni, Cd, Pt, Cu.

3 Tutti i catalizzatori rispecchiano regole basilari e comuni. - Il catalizzatore compare chimicamente inalterato alla fine della reazione. - agisce in piccole quantità. - non altera l'equilibrio nelle reazioni reversibili. - possiede maggiore o minore specificità nell'agire con sistemi diversi. Il catalizzatore può essere in un unica fase con i reagenti, es.: un gas su una miscela di gas, un liquido in soluzione, catalizzatore omogeneo; in fase diversa, es.: solido in soluzione, catalizzatore eterogeneo.

4 Consideriamo la catalisi eterogenea l'esempio più comune in quanto di maggior uso è la catalisi solida di specie gassosa. 1 a fase adsorbimento del gas sulla superficie del catalizzatore questo presenta dei centri attivi proporzionali allo sviluppo superficiale ed ai difetti nel reticolo del catalizzatore. Tanto più la superficie è difettosa tanto maggiore è lo sviluppo superficiale e quindi la superficie di azione. Gli atomi del gas si concentrano sul catalizzatore, aumentano la concentrazione e formano complessi attivati la cui energia di attivazione è minore di quella dei complessi attivati. Es.: nella decomposizione dell'nh 3 : E a = 335 KJ senza catalizzatore e 165 KJ con catalizzatore.

5 2 a fase dal catalizzatore le specie si devono staccare facilmente senza alterarlo. E' quindi importante l uso di catalizzatori specifici per ciascuna reazione. es: CH 3 CH 2 OH si decompone: in presenza di Ni si ottiene H 3 CCHO + H 2 in presenza di Al 2 O 3 si ottiene H 2 C=CH 2 + H 2 O Su Ni si rompe il legame Su Al 2 O 3 si rompe il legame O H C O

6 I catalizzatori più usati sono Pt, Ni, Pd, Fe, Al 2 O 3, ZnO, V 2 O 5, ad esempio nella marmitta catalitica CO, NO ed idrocarburi vengono trasformati in CO 2, H 2 O, N 2 con catalizzatori al Pt, Pd, Ru, Rh, o metalli di transizione. L'avvelenamento del catalizzatore avviene quando qualche sostanza si adsorbe sulla superficie in modo irreversibile (il Pb presente nella benzina super danneggia il catalizzatore avvelenandolo) H 2 S, HCN, Hg, CO sono sostanze che avvelenano i catalizzatori e con uguali meccanismi avvelenano il corpo umano.

7 Catalisi omogenea Svariati meccanismi, possono richiedere passaggi per reazioni intermedie es: 2SO 2 +O 2 2SO 3 lenta con catalizzatore: 2NO + O 2 2NO 2 veloce 2SO 2 + 2NO 2 2SO 3 + 2NO veloce 2SO 2 + O 2 2SO 3 veloce Il catalizzatore NO si rigenera e la reazione risulta più veloce perché veloci i suoi passaggi intermedi, in questo caso si hanno veri atti reattivi e quindi il catalizzatore si comporta contemporaneamente da reagente e prodotto.

8 Catalisi enzimatica Enzimi catalizzatori molto specifici ed efficienti aumentano la velocità fino ad volte. Importanti nella vita, vengono usati anche in campo industriale pesano sono molto sensibili alla T come tutte le proteine si dissociano a T comprese tra 50 e 120 C.