Catalisadores. Substâncias que aumentam a velocidade de uma reacção sem serem consumidas

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1 Catalisadores Substâncias que aumentam a velocidade de uma reacção sem serem consumidas mecanismo: diminuição da barreira de energia de activação a adição de um catalisador não altera a posição de equilíbrio mas apenas a velocidade em que o equilíbrio é atingido. Catálise homogénea reagentes, produtos e catalisador encontram-se dispersos numa só fase (líquida) HF / H2SO4 / H3PO4) representam cerca de 90% do total H 2 O 2 em O 2 e H 2 O: vantagens: baixo custo (catalisadores + baratos) / T e P ambientes / menor degradação devido a temperatura / maior selectividade Catálise enzimática catalisadores biológicos - enzimas (proteínas de dimensões elevadas e vários centros activos (catálise homogénea - solução aquosa) muito selectiva (apenas alguma moléculas são atacadas) 3000 enzimas por célula Catálise heterogénea H 2 O 2 + I IO - +H 2 O seguido de: H 2 O 2 +IO I - + H O 2

2 Catálise heterogénea Reagentes (líquido/gás) e catalisador (sólido) encontram-se em fases diferentes utilizada na síntese de produtos químicos essenciais possibilidade de juntar pequenas moléculas de modo a obter moléculas complexas doxiciclina mecanismo - diminuição das ligações 4-dimetilamino-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-octahidro-3,5,10,12,12a-pentahidroxi-6-metil-1-11-dioxo-2-naftacenocarboxami Amoníaco (processo de Haber- ferro + óxidos de K e Al / 500C) N 2 + 3H NH 3 (muito lenta à temperatura ambiente) uso em fertilizantes / explosivos / nylon / detergentes... Conversores catalíticos catalisadores automóveis: grãos de Pt /Pd/ Rh sobre um suporte cerâmico 2 CO + O CO 2 ; 2C 8 H O C H 2 O ; 2NO ---- N 2 + O 2 a redução do NO é normalmente feita numa segunda câmara - a temperatura mais baixa

3 Catalisadores e adsorventes Necessidades processos mais simples e mais seguros menor poluição maior economia (menos energia e matérias primas mais baratas) maior selectividade (maiores rendimentos e menos impurezas) Materiais Zeolitos - aluminosilicatos cristalinos - (canais e cavidades bem definidos e de tamanho molecular) Argilas Complexos metálicos e clusters Óxidos (metais de transição) Carvão (adsorvente) Membranas (permeabilidade) Materiais biomiméticos

4 Cristais Líquidos Estados em que a matéria pode existir? sólido / líquido / gasoso / plasma / cristais líquidos /... sólidos apresentam ordem de posição e de orientação líquidos não apresentam ordem cristais líquidos apresentam alguma ordem de orientação O que são cristais líquidos? fase intermédia (entre sólido e líquido) moléculas estão orientadas ainda que livres de se movimentarem Mais líquidos ou mais sólidos? mais líquidos - apresentam apenas um grau de ordem ligeiramente mais elevado forças muito mais fracas que nos sólidos menores calores latentes (Cl - L << S - CL) ordem diminui quando a temperatura aumenta Estrutura preferencial Rígida no interior / flexível nas extremidades

5 Cristais Líquidos História Reinitzer (1888) - erstudo de derivados do colesterol notou a formação de turvação - dois pontos de fusão Lehmann - inventou microscópio de temperaturas (aquecimento e arrefecimento) Confirma ideia de Reinitzer generaliza nome de cristais líquidos observa que os cristais líquidos se orientam numa direcção quando em contacto com sólido Mais tarde... confirmação por Raio-x Efeitos de compos magnéticos e eléctricos 60 s a 80 s época de ouro solventes / câmaras / calculadores / relógios / janelas / termómetros / filmes sensíveis à luz anemia e arteriosclerose

6 Cristais líquidos Os cristais líquidos respondem significativamente aos campos eléctricos e magnéticos, mesmo fracos alterações estruturais / ao contrário dos sólidos, líquidos e gases Anisotropia líquidos são isotrópicos / sólidos são, em geral, anisotrópicos Cristais líquidos são anisotrópicos direferenças significativas se na direcção das moléculas, ou diferente polarização eléctrica dipolo magnético (paralelos ou perpendiculares à direcção das moléculas) Materiais Derivados do colesterol Azoxianisol - cadeias lineares com dois benzenos no centro Esteres Polímeros (termotrópicos)

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