Вопрос 10

Гомогенный и гетерогенный катализ, цели применения катализаторов.

Вещества, резко изменяющие скорость реакции, при этом в ней не расходующиеся, называются катализаторами, а химические процессы, протекающие в присутствии катализаторов – каталитические реакции (катализ).

Гомогенный катализ – реагирущие вещества и катализатор в одной фазе.

Гетерогенный катализ – смесь и катализаторы в разных фазах.

Катализаторы позволяют (цели):

1. Изменить скорость реакции.

2. Изменить направление химического процесса.

3. Снизить энергозатраты.

Вопрос 11

Гетерогенный катализ, его особенности. Промоторы и каталитические яды.

Вещества, резко изменяющие скорость реакции, при этом в ней не расходующиеся, называются катализаторами, а химические процессы, протекающие в присутствии катализаторов – каталитические реакции (катализ).

Гетерогенный катализ – смесь и катализаторы в разных фазах.

Скорость гетерогенного катализа в первую очередь зависит от площади поверхности катализатора, поэту катализатор используют либо в мелко раздробленном состоянии, либо наносится на поверхность (активированный уголь, силикагель).

При гетерогенном катализе необходимо геометрическое соответствие между параметрами кристаллической решетки катализатора и длинами химические веществ, исходных веществ и продуктами реакции.

Все гетерогенные каталитические реакции включают в себя стадии адсорбции (поглощения) и десорбции(выселения). За счет энергии адсорбционного взаимодействия химический связи ослабляются, иногда разрываются. В этом заключается суть гетерогенного катализа.

В качестве типичных катализаторов выступают металлы переходных триад и платиновые металлы (Fe, Co, Ni, Pt), а также оксиды металлов (BeO, Al2O3).

Вещества, увеличивающие активность катализаторов, - промоторы. Активность губчатого Fe возрастает в присутствии оксидов щелочных металлов.

Каталитические яды, или контактные яды, — вещества, вызывающие «отравление» катализатора, то есть снижающие его каталитическую активность или полностью прекращающие каталитическое действие. Причина отравления заключается в адсорбции каталитического яда на поверхности катализатора.

Вопрос 12

Ферментативный катализ и его особенности.

Практически все биохимические реакции, протекающие в жвых организмах идут под действием биологических катализаторов – ферментов Ферменты (энзимы_ - белковые молекулы, которые катализируют химические реакции в живых системах.

В ферментах выделяют:

1. Активные центры. Определенные участки белковых молекул, захватывающие субстрат (разлагаемое вещество), при чем разложение направлено по строго определенному пути.

2. Аллостерические центры. Участки фермента, которые распознают субстрат и способствует его размещение в активном центре.

Специфические свойства ферментов.

1. Размер. Молекулярная масса ферментов. Реакции, протекающие под действием ферментов, относятся к классу ультрамикрогетерогенных – это гетерогенная реакция.

2. Чрезвычайно высокая каталитическая активность. Например, период полуревращений мочевины при температуре 20 градусов составляет 10^9с, а в присутствии фермента уреазы – 10^-4.

3. Высокая специфичность действия. Ферменты работают в строго ориентированном направлении.

4. Ферменты эффективно работают только при строго определенной t и pH.

Все ферментативные реакции протекают через образование в качестве промежуточного продукта фермент-субстратного комплекса, разложение которого приводит к образованию продуктов и высвобождения молекул фермента.

Лимитирующий (наиболее медленной) стадией является разложение фермент-субстратного комплекса.

Действие ферментов основано на уменьшении энергии активации реакции разложения субстрата.