Autocatálise

Autocatálise é um processo catalítico no qual o catalisador é representado por um dos produtos formados ou intermediário reaccional capaz de atuar no lento passo da reação química.[1] Neste tipo de reação um dos produtos formados atua como o catalisador da própria reação. Na autocatálise, não é necessário adicionar um catalisador, uma vez que este surgirá como produto da própria reação. Inicialmente, a reação é lenta, e conforme o catalisador (produto) se constitui, a velocidade vai aumentando.

Exemplos comuns de autocatálise são representados por grito de estanho (uma alteração alotrópica), a depleção da camada de ozono, a ligação com o oxigénio por parte da hemoglobina e a reação entre permanganato e ácido oxálico (Mn2+ é o autocatalisador).

Velocidade da reação

Curva sigmoide que mostra a variação da concentração do produto numa reação autocatalítica.

A equação cinética para uma reação genérica autocatalítica de segunda ordem[2] A + B → 2 B {\displaystyle A+B\rightarrow \;2B}

é   v = k [ A ] [ B ] {\displaystyle \ v=k[A][B]} .

A concentração do reagentes A e B (B é também o produto final) varia na função do tempo respectivamente conforme a relação[2][3]

[ A ] = [ A ] 0 + [ B ] 0 1 + [ B ] 0 [ A ] 0 e ( [ A ] 0 + [ B ] 0 ) k t {\displaystyle [A]={\frac {[A]_{0}+[B]_{0}}{1+{\frac {[B]_{0}}{[A]_{0}}}e^{([A]_{0}+[B]_{0})kt}}}}

e [ B ] = [ A ] 0 + [ B ] 0 1 + [ A ] 0 [ B ] 0 e − ( [ A ] 0 + [ B ] 0 ) k t {\displaystyle [B]={\frac {[A]_{0}+[B]_{0}}{1+{\frac {[A]_{0}}{[B]_{0}}}e^{-([A]_{0}+[B]_{0})kt}}}}

lembrando que [ A ] 0 {\displaystyle [A]_{0}} e [ B ] 0 {\displaystyle [B]_{0}} são a mesma concentração inicial de A e B.

O gráfico da concentração [B] do produto corresponde a uma curva sigmoide, característica da reação autocatalítica: no início esta reação é lenta devido à escassa presença de catalisadores. A velocidade de reação aumenta progressivamente à medida que a reação procede e a concentração de catalisadores aumenta, e, finalmente, volta a diminuir quando a concentração do reagente diminui. (A foi consideravelmente consumado). Quando, se observa experimentalmente que a concentração de um reagente ou produto tende para uma curva sigmoide, é lícito supor que a reação pode ser autocatalítica.

Ver também

Referências

  1. ↑ (em inglês) IUPAC Gold Book, "autocatalytic reaction"
  2. ↑ a b (em inglês)Steinfeld J.I., Francisco J.S. and Hase W.L. Chemical Kinetics and Dynamics (2ª ed., Prentice-Hall 1999) p. 151-2 ISBN 0-13-737123-3
  3. ↑ (em inglês)Moore J.W. et Pearson R.G.]] Kinetics and Mechanism (John Wiley 1981) p. 26 ISBN 0-471-03558-0

Ligações externas

  • (em inglês) www.eeng.dcu.ie « Some Remarks on Autocatalysis and Autopoiesis », par Barry McMullin
  • (em inglês) arxiv.org/pdf/adap-org/9809003 « Autocatalytic Sets and the Growth of Complexity in an Evolutionary Model », par Sanjay Jain et Sandeep Krishna
  • Portal da química