87. Химическое равновесие и методы его смещения.

Рассмотрим изменение скоростей прямой и обратной реакций при неизменяющихся внешних условиях. Вначале при смешивании исходных в-в скорость прямой реакции велика, а скорость обратной равна нулю, т.к. продуктов реакции еще нет. Затем скорость прямой реакции начинает уменьшаться, т.к. исходные в-ва расходуются, и их концентрация уменьшается. Одновременно появляются продукты реакции, их концентрация постепенно возрастает, и развивается обратная реакция, скорость которой увеличивается. Когда скорости прямой и обратной реакции станут одинаковыми, наступит подвижное химическое равновесие. При химическом равновесии концентрации в-в останутся неизменными. Химическое равновесие имеет динамический характер: прямая и обратная реакции при равновесии не прекращаются. Основоположник - Бертолле. Количественной характеристикой химического равновесия является константа равновесия. В состоянии равновесия реакционная система будет находится до тех пор, пока неизменными являются внешние условия. Если же условия изменятся, то система выйдет из равновесия, и в зависимости от типа внешних воздействий равновесие будет сдвинуто в ту или иную сторону. Смещение химического равновесия подчиняется принципу подвижного равновесия, сформулированному в 1884 г. Ле Шателье: внешнее воздействие на систему, находящуюся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, при котором эффект произведенного воздействия ослабляется. Сметить химическое равновесие можно изменением давления, температуры и концентрации участков реакции. При увеличении (уменьшении) концентрации любого в-ва, участвующего в обратимой равновесной реакции, равновесие сместится в сторону его расходования (образования). Увеличение (уменьшение) температуры в равновесной системе смещает равновесие в сторону эндотермической (экзотермической) реакции. В реакциях с участием газообразных в-в повышение давления смещает равновесие в сторону развития реакций, происходящих с уменьшением давления, т.е. с уменьшением числа молекул.

88. Современный катализ. Биокатализ.

Катализ – это явление изменения скорости реакций под действием определенных в-в - катализаторов, которые, участвуя в химической реакции, остаются химически неизмененными после ее окончания. Явление катализа было открыто в 1881 г. Кирхгофом, который в присутствии серной кислоты получил их крахмала и воды сахар (глюкозу). Катализ может быть положительным, когда катализатор увеличивает скорость реакции, и отрицательным, когда ингибитор уменьшает скорость реакции. Положительный катализ наблюдается в реакции получения аммиака из водорода и азота. Примером отрицательного катализа является замедление скорости коррозии железа при добавлении в сталь так называемых легированных добавок, таких, как марганец, хром…Катализаторы по своей природе специфичны, и часто подбор катализатора является трудоемкой задачей. В последнее время найдены в-ва, введение которых в катализатор в виде примесей повышают его активность и устойчивость в процессе работы. Эти в-ва называются промоторами. В то же время существуют в-ва, воздействие которых на катализатор привод к снижению его каталитической активности или полному прекращению каталитического действия. Это каталитические яды. При отравлении катализатора его регенерируют, т.е. восстанавливают, освобождая от каталитических ядов.

Катализаторами биохимических реакций в живых организмах являются в-ва белкового происхождения – ферменты (энзимы). Ферменты присутствуют во всех живых клетках. Быстрое и бесперебойное действие ферментов обеспечивает работу сердца, дыхание, рост и деление клеток, мышечное сокращение, переваривание и усвоение пищи, синтез и распад всех биологических в-в. Берцелиус первым установил, что основой лаборатории живых организмов является явление биокатализа. Пастер выдвинул идею о ведущей роли ферментов в процессах жизнедеятельности. Впервые ферменты выделены из клеток живых организмов в 20-х годах XX в. Строгая специфичность биокатализаторов играет важную биологическую роль. Это приводит к тому, что для каждой биохимической реакции в организме есть свой фермент, ускоряющий только данную реакцию и не участвующий в других реакциях. Поэтому в живом организме могут одновременно идти десятки параллельных реакций. Часть молекул фермента, принимающая непосредственное участие в процессе катализа, так называемый его активный центр, является небелковой. Из-за сложности выделения ферментов из природных продуктов и кратковременности их хранения они пока мало используются в промышленности. В последнее время ведутся разработки синтетических органических катализаторов, например, органических полупроводников и органических комплексных соединений, которые характеризуются боле простым составом и строением по сравнению с природными ферментами, но моделируют их действие.