I CATALIZZATORI
I CATALIZZATORI:
Un catalizzatore è una sostanza (o dispositivo), che interviene
in una reazione chimica aumentandone la velocità ma
rimanendo inalterato al termine della stessa.
L'aumento di velocità viene reso possibile grazie alla diminuzione
dell'energia di attivazione, che deve essere raggiunta per far sì che i
reagenti evolvano poi spontaneamente verso il prodotto/i.
L'effetto è tale da rendere possibili reazioni che in condizioni normali
non procederebbero in maniera apprezzabile
Azione del catalizzatore:
Un catalizzatore, in generale, modifica il "meccanismo di reazione"
della reazione a cui partecipa tramite un percorso reattivo alternativo
al quale compete una minore energia di attivazione.
Lo schema più semplice di intervento di un catalizzatore C nella
reazione fra due composti A e B è:
A + C → AC
AC + B → AB + C
La reazione netta è sempre A + B → AB , mentre C viene rigenerato
alla fine di ogni ciclo e non si consuma.
Nel caso in cui un composto presente nell'ambiente di reazione si leghi
al catalizzatore in modo permanente, si parla di avvelenamento del
catalizzatore (o disattivazione), che perde così la sua efficacia.
La frequenza di turnover definisce il rendimento di un catalizzatore ed è
data dalla formula:
N=v/[Q]
dove v è la velocità di reazione e [Q] la concentrazione molare del
catalizzatore omogeneo. In caso di catalisi eterogenea, al denominatore
compare la massa del catalizzatore o la sua estensione superficiale.
Una classe particolare di catalizzatori è rappresentata dai catalizzatori
per trasferimento di fase, che permettono la reazione fra composti in
fasi distinte, che non potrebbero reagire altrimenti.
Ci sono sostanze che invece di aumentare la velocità di reazione, la
diminuiscono. Questi composti vengono definiti catalizzatori
negativi o inibitori.
Catalizzatori omogenei
Un catalizzatore è detto omogeneo se si trova nella stessa fase dei
reagenti. Il vantaggio dei catalizzatori omogenei sta nel miglior
contatto con i reagenti; questo è al tempo stesso uno svantaggio,
perché è difficile separare e recuperare il catalizzatore alla fine della
reazione.
Catalizzatori eterogenei
Un catalizzatore è detto eterogeneo se non si trova nella stessa
fase in cui sono presenti i reagenti. Un catalizzatore eterogeneo è in
genere formato da un supporto su cui sono posizionati il
catalizzatore vero e proprio, ed eventuali promotori (sostanze che
migliorano o modulano la performance catalitica).
Catalizzatori di interesse
industriale
Dal punto di vista pratico, l'uso principale dei catalizzatori nell'industria
chimica consente condizioni di reazione meno drastiche per fare procedere
velocemente reazioni di sintesi. Si stima che almeno il 60% di tutte le
sostanze commercializzate oggi richiedano l'uso di catalizzatori in qualche
stadio della loro sintesi.
Biocatalizzatori
Come biocatalizzatori si intendono i catalizzatori che agiscono in reazioni
biochimiche, di solito proteine(enzimi), raramente RNA. Gli enzimi possono
catalizzare molti tipi di reazioni chimiche, e ciascun tipo di enzima è
specifico per un tipo di reazione. Le reazioni avvengono con grande
velocità proprio grazie alla specificità degli enzimi.
La parte della molecola reagente con cui questi catalizzatori enzimatici
hanno specificità è chiamata substrato. Si forma quindi un complesso
enzima-substrato, la cui formazione è dovuta a interazioni deboli di tipo
elettrostatico o legami covalenti. Non tutto l'enzima è interessato alla
formazione del complesso enzima-substrato, ma solo una parte detta
sito attivo.
The End
Daniele Maugeri
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Jake D’Addiego