um catalisador é uma substância que acelera uma reação química, ou reduz a temperatura ou pressão necessária para iniciar uma, sem ser consumida durante a reação. Catálise é o processo de adição de um catalisador para facilitar uma reação. Durante uma reação química, as ligações entre os átomos nas moléculas são quebradas, reorganizadas e reconstruídas, recombinando os átomos em novas moléculas. Os catalisadores tornam esse processo mais eficiente diminuindo a energia de ativação, que é a barreira de energia que deve ser superada para que ocorra uma reação química. Como resultado, os catalisadores tornam mais fácil para os átomos quebrarem e formarem ligações químicas para produzir novas combinações e novas substâncias.
o uso de catalisadores leva a reações químicas mais rápidas e eficientes em termos de energia. Os catalisadores também têm uma propriedade chave chamada seletividade, pela qual podem direcionar uma reação para aumentar a quantidade de produto desejado e reduzir a quantidade de subprodutos indesejados. Eles podem produzir materiais inteiramente novos com usos potenciais inteiramente novos.Nas últimas décadas, os cientistas desenvolveram catalisadores cada vez mais especializados para aplicações essenciais do mundo real. Em particular, catalisadores poderosos transformaram a indústria química. Esses avanços levaram a plásticos biodegradáveis, novos produtos farmacêuticos e combustíveis e fertilizantes ambientalmente mais seguros.
Doe Office of Science: Contribuições para Catalyst Research
o Departamento de energia (DOE) Office of Science basic Energy Sciences program apoia ativamente a pesquisa básica sobre catalisadores. O DOE se concentra no projeto de novos catalisadores e no uso de catalisadores para controlar transformações químicas nos níveis molecular e sub-molecular. A pesquisa Doe enfatiza a compreensão dessas reações e como torná-las mais eficientes e direcionadas. O objetivo geral do DOE é desenvolver novos conceitos em catálise e novos catalisadores para ajudar a indústria a produzir combustíveis e produtos químicos a partir de matérias-primas fósseis e renováveis de forma mais eficiente e sustentável. Esta pesquisa está ajudando a avançar os combustíveis solares, que são combustíveis que as empresas fazem usando o sol e produtos químicos comuns como dióxido de carbono e nitrogênio. Esta pesquisa também está criando métodos avançados para transformar plástico descartado em novos produtos.
Fatos rápidos
- os humanos usam catalisadores há milhares de anos. Por exemplo, a levedura que usamos para fazer pão contém enzimas, que são catalisadores naturais que ajudam na conversão de farinha em pão. O Prêmio Nobel de Química de 2005 foi concedido a três pesquisadores (Yves Chauvin, Robert H. Grubbs e Richard R. Schrock) por seu trabalho em catalisadores de metátese. Os Drs. Grubbs e Schrock foram financiados em parte pelo DOE para sua pesquisa com o Prêmio Nobel. O Dr. Schrock continua a ser financiado pelo DOE.
- o Prêmio Nobel de Química de 2018 foi concedido a Frances H. Arnold por seu trabalho pioneiro para direcionar a evolução de enzimas para aplicações como combustíveis renováveis que são ambientalmente inofensivos. Ela é financiada em parte pelo DOE.
- visite o Argonne National Lab para mais sete coisas que você pode não saber sobre catálise.
recursos
- Doe Office of Science BES program
- Saiba mais sobre as instruções de pesquisa do DOE para catalisadores químicos.
- relatório: necessidades básicas de pesquisa para a Ciência da catálise
- como os catalisadores estão transformando a indústria química, os combustíveis solares e o upcycling de polímeros.
- destaque da ciência: catálise vê a luz