Tipos de catalizadores

Un catalizador acelera una reacción al reducir  la energía de activación. Y hay muchos tipos de   catalizadores. Primero veremos las enzimas, que  son catalizadores biológicos. Digamos que esto   representa nuestra enzima y el lugar donde ocurre  la reacción se llama sitio activo de la enzima,   así que digamos que este es nuestro sitio activo.  La sustancia que reacciona en el sitio activo se   llama sustrato, entonces, esta pequeña imagen con  2 triángulos juntos es el sustrato para nuestra   reacción. En el siguiente paso, el sustrato se  une a la enzima en el sitio activo y cuando el   sustrato se une puede producir cambios en la forma  del sitio activo para permitir una mejor unión.   Aquí podemos ver cómo la forma del sitio activo  cambia ligeramente cuando el sustrato se une a él.   Esta formación del complejo de enzimas sustrato  se denomina modelo de ajuste inducido: el sustrato   interactúa con la enzima a través de interacciones  no covalentes en el sitio activo, como enlaces de   hidrógeno o interacciones dipolo-dipolo.  Quizás algunas de estas interacciones no   covalentes provocan un cambio en la densidad de  electrones que faciliten alcanzar el estado de   transición para la reacción, por lo tanto, se  reduce la energía de activación y se acelera la   reacción general. Después el vínculo entre los  dos triángulos se rompe y obtenemos nuestros   dos puntos aquí, dos triángulos individuales, y  el sitio activo de la enzima vuelve a su forma   original, listo para catalizar otra reacción. A  continuación hablemos de un catalizador homogéneo,   que es un catalizador que está presente en la  misma fase que los reactivos en una mezcla de   reacción. Así que veamos la hidrólisis de la  sacarosa para convertirla en glucosa y fructosa.   A continuación esta reacción puede ser catalizada  por el ion hidronio H₃₀+, y dado que la sacarosa,   nuestro reactivo es una solución acuosa, igual  que el ion hidronio, podemos decir que el ion   hidronio es un catalizador homogéneo, y es una  fuente de protones para catalizar esta reacción   de hidrólisis. Este es un dibujo de la molécula  de sacarosa, que es 1 disacárido compuesto   por 2 monosacáridos, la glucosa está aquí a la  izquierda y la fructosa está aquí a la derecha,   y estos 2 monosacáridos están unidos por un  enlace éter. Podemos ver esta conexión aquí:   este oxígeno en nuestros 2 monosacáridos es  un enlace éter y los éteres son bastante no   reactivos. Dado que los éteres generalmente no  son reactivos, la hidrólisis de la sacarosa es   una reacción bastante lenta, y para acelerarlo  necesitamos agregar un catalizador ácido.   Entonces, si agregamos un catalizador ácido y  tenemos iones hidronio en una solución acuosa,   un sólo par de electrones en el oxígeno del éter  tomará este protón y estos electrones se moverán   para formar agua. La protonación del oxígeno le da  una carga formal 1 positivo y permite que continúe   un mecanismo catalizador por ácido. Hay más pasos  en el mecanismo, pero finalmente la sacarosa se   descompone para formar glucosa y fructosa en  esta hidrólisis de sacarosa catalizada por un   ácido. Las abejas melíferas en realidad tienen  la enzima para convertir la sacarosa, que es el   azúcar de mesa, en glucosa y fructosa; y dado que  la fructosa es más dulce que la sacarosa, la miel   es más dulce que el azúcar de mesa. Un catalizador  heterogéneo es un catalizador que está presente   en una fase diferente de la de los reactivos en  una mezcla de reacción. Como ejemplo, veamos una   reacción de hidrogenación. En esta reacción, el  eteno reacciona con el hidrógeno en una superficie   de platino para formar etano. Ahora, dado que el  platino está en forma sólida y nuestros reactivos   están en estado gaseoso, el platino es un ejemplo  de catalizador heterogéneo. Entonces, aquí en   nuestra imagen, tenemos nuestra pieza de metal  platino que absorbe tanto a la molécula de eteno   como al hidrógeno. A continuación, el enlace entre  los 2 átomos de hidrógeno se rompe y los 2 átomos   de hidrógeno individuales se unen a la superficie  del metal platino. Finalmente estos 2 hidrógenos   se suman a través del doble enlace del eteno  y forman las moléculas de etano C₂H₆, entonces   la hidrogenación de eteno para formar etano es  catalizada por la presencia del metal platino.