Equilibri chimici

Cinetica chimica

Catalizzatori

Catalizzatori: accelerano la velocità di una reazione prendendovi direttamente parte, ma venendo rigenerati al termine della stessa. Quindi si ritrovano inalterati alla fine della reazione. Per accelerare una reazione, infatti, basta una piccola quantità di catalizzatore. Essi agiscono sull’energia di attivazione della reazione, abbassandola: riescono infatti a formare un complesso attivato diverso, che ha minore energia, in modo che la reazione segua un meccanismo diverso (più veloce) rispetto a quello che avverrebbe in assenza di catalizzatore. Però il catalizzatore non cambia l’equilibrio della reazione.

Tipi di catalisi

La catalisi può essere di due tipi:

Catalisi omogenea

Il catalizzatore è presente nella stessa fase dei reagenti.

• Esempio: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
• Questa reazione avviene spontaneamente, ma in maniera molto lenta.
• Se aggiungo come catalizzatore lo ione ioduro (I^-), la reazione decorre più velocemente:

- H₂O₂ + I^- → H₂O + IO^-

- H₂O₂ + IO^- → H₂O + O₂ + I^-

- La reazione 1) avviene molto velocemente perché lo ione ipoiodito (IO^-) è instabile.

Catalisi eterogenea

Il catalizzatore è presente in una fase diversa rispetto a quella dei reagenti. In genere si tratta di un solido (metallo) finemente suddiviso che lega con legami deboli le molecole dei reagenti, concentrandole su una piccola superficie e distorcendo i loro legami che possono così essere rotti più facilmente.

Esempio: 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (il metallo è Pt)

Catalizzatori biologici

I catalizzatori biologici sono principalmente proteine (dette enzimi), anche se anche alcuni acidi nucleici (RNA) possono svolgere il ruolo di catalizzatori. Gli enzimi sono altamente specifici, cioè ciascuno lega uno o pochi substrati specifici. Alcuni catalizzatori – come l’anidrasi carbonica – hanno un’efficienza ottima:

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

L’anidrasi carbonica velocizza questo processo abbassando l’energia di attivazione quasi a zero. Quindi quasi tutti gli urti H₂O-CO₂ sono efficaci. Un altro catalizzatore con ottima efficienza è l’acetilcolinesterasi, che velocizza la rottura dei legami del neurotrasmettitore acetilcolina (contrazione e rilassamento muscolare).

Gli enzimi sono principalmente catalizzatori omogenei perché si trovano nella stessa situazione dei loro substrati. In parte però sono anche eterogenei perché sono macromolecole (colloidi) quindi c’è una considerevole separazione tra l’enzima e l’ambiente acquoso.