Introdução à Catálise

Fonte: Laboratório do Dr. Ryan Richards — Escola de Minas do Colorado

A catalise está entre os campos mais importantes da tecnologia moderna e atualmente representa aproximadamente 35% do Produto Interno Bruto (PIB) e sustento de aproximadamente 33% da população global através de fertilizantes produzidos através do processo Haber. ¹ Catalisadores são sistemas que facilitam reações químicas, reduzindo a energia de ativação e influenciando a seletividade. A catálise será uma tecnologia central no enfrentamento dos desafios energéticos e ambientais dos tempos modernos.

1. Preparação da solução 4-Nitrofenol Misturada com Boroidridido de Sódio

1. Pese 14 mg de 4-nitrofenol e dissolva em 10 mL de água DI em um frasco de vidro.
2. Pesar 57 mg de boroidride de sódio e dissolver-se em 15 mL de água DI.
3. Misture as duas soluções e mexa por 30 minutos à temperatura ambiente para uma solução uniforme. Jaleco, óculos de segurança e luvas são necessários como proteção padrão do protocolo.

2. Preparação da Solução catalisadora

1. Pesa

A redução do 4-nitrofenol com catalisador é uma reação de referência na literatura para avaliar o desempenho catalisador e medir cinética. Antes da adição do catalisador, a cor da solução é amarelo claro, que corresponde ao íon 4-nitrofenol em condições alcalinas. Sem a adição de um catalisador, a cor amarela não desaparece, isso indica que o sistema de mistura de 4-nitrofenol e boroidridido de sódio é estável.

Após a adição de paládio em carbono ativo e paládio em so...

Como reação de referência, a aplicação catalítica de partículas de paládio nanoescala pode ser estendida a outros campos. Semelhante à redução do 4-nitrofenol, que é um colorométrico (a reação é observada como uma mudança de cor), a hidrogenação de corantes químicos pode ser realizada com o mesmo protocolo. Processos de hidrogenação química são muito importantes em muitas reações industriais, bem como no descarte de resíduos. Pesquisadores encontraram aplicações de catalisadores em reações ...

1. Armor, J. What is catalysis? North American Catalysis Society. (2008).
2. Thomas, J.M., Thomas, W.J. Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis. Wiley-VCH. Germany (2015).
3. Heck, R.F., Nolley, J.P. Palladium-catalyzed v Vinylic Hydrogen Substitution Reactions with Aryl, Benzyl and Styryl Halides. J. Org. Chem. 37 (14), (1972).
4. Oberholzer, M., Frech, C. M. Mizoroki-Heck Cross-coupling Reactions Catalyzed by Dichloro{bis[1,1',1''-(phosphinetriyl)tripiperidine]}palladium Under Mild Reaction Conditions. J. Vis. Exp. (85), e51444, (2014).
5. Liu, J., Gao, A. X., Johnson, J. A. Particles without a Box: Brush-first Synthesis of Photodegradable PEG Star Polymers under Ambient Conditions. J. Vis. Exp. (80), e50874, (2013).
6. Fowler, M. L., Ingram-Smith, C. J., Smith, K. S. Direct Detection of the Acetate-forming Activity of the Enzyme Acetate Kinase. J. Vis. Exp. (58), e3474, (2011).