Uno Catalizador es una sustancia que acelera una reacción química sin ser consumida por ella. El catalizador no tiene ningún efecto sobre el equilibrio de una reacción, puede acelerar o ralentizar la velocidad a la que una reacción alcanza el equilibrio, pero no afecta la composición en equilibrio. Su función es proporcionar una ruta más rápida hacia el mismo destino. De manera representativa, colocamos el catalizador encima de la flecha que muestra la conversión de reactivos en productos.
Un ejemplo muy común de reacción catalizada es la descomposición del peróxido de hidrógeno, que sufre una descomposición muy lenta en condiciones ambientales, formando oxígeno gaseoso y agua.
HdosO2 → Odos + HdosO
Cuando ponemos peróxido de hidrógeno en una herida, se puede ver la formación de burbujas en grandes cantidades. Estas burbujas son el oxígeno gaseoso que se forma rápidamente, es decir, esta reacción se acelera al poner el peróxido de hidrógeno en contacto con la herida.
Esto se debe a que la sangre contiene un catalizador biológico para esta reacción, llamado catalasa. La catalasa es una enzima presente no solo en la sangre, sino en varios otros materiales, como las patatas, por ejemplo.
En general, el catalizador acelera la reacción al encontrar una ruta alternativa (un atajo), que en química se traduce en un mecanismo de reacción diferente, entre reactivos y productos. Este nuevo camino tiene una energía de activación más baja que el camino original.
El catalizador es una sustancia que afecta la reacción incluso en pequeñas cantidades, ya que no se consume, puede actuar una y otra vez. Con respecto al equilibrio, el catalizador es capaz de aumentar la velocidad de una reacción en ambas direcciones del mismo, en la misma proporción, y por esta razón el equilibrio no se ve afectado.
La catálisis se puede dividir en dos tipos:
- Catálisis homogénea – cuando el catalizador se encuentra en la misma fase que los reactivos, es decir, en el mismo estado físico. Por ejemplo, para reactivos gaseosos, el catalizador también será un gas.
- Catálisis heterogénea – cuando el catalizador está en una fase diferente a la de los reactivos. Los catalizadores heterogéneos más comunes son sólidos, como es el ejemplo del catalizador en automóviles.
En algunas situaciones, es común utilizar catalizadores para ralentizar una reacción. En este caso, llamamos veneno al catalizador, ya que ralentizará un proceso.
Enzimas – Catalizadores vivientes
Los organismos vivos tienen miles de proteínas que actúan como catalizadores de reacciones metabólicas. Estos catalizadores se denominan enzimas y son moléculas que tienen un sitio activo similar a una cavidad, donde puede tener lugar una reacción específica. El sustrato, la molécula sobre la que actúa la enzima, encaja en la cavidad como una llave encaja en una cerradura. Esta especificidad de las enzimas hacia sustratos y productos es mucho mayor que la de la mayoría de los catalizadores químicos. Esto significa que una enzima determinada cataliza una sola reacción de varias que puede sufrir un solo sustrato. La mayoría de las veces, las velocidades de reacciones catalizadas por enzimas tienen un aumento del orden de 106 a 1012 tiempos relativos a las velocidades de reacciones no catalizadas.
Bibliografía:
Atkins, PW, Jones, L., Principles of Chemistry: Cuestionando la vida moderna y el medio ambiente 5a ed., Porto Alegre: Ed. Bookman, 2012.
Usberco J., Salvador E., Química General, 12a ed., São Paulo: Saraiva, 2006.
http://www.fcfar.unesp.br/alimentos/bioquimica/enzimas.htm
