Каталіз
(каталізатор
і реагуюча система – в однаковому
фазовому стані)
У
газовій фазі: 2N2O(г)
→ 2N2(г)
+ О2(г) каталізатор
– СІ2(г)
У
водній фазі: СН3СООС2Н5(р)
+ Н2О(р)
→ СН3СООН(р)
+ С2Н5ОН(р) каталізатор
– кислота (р) (каталізатор
і реагуюча система знаходяться в різних
фазових станах).
Всі
гетерогенні процеси відбуваються на
поверхні
фазового розділу.
У
газовій фазі: N2(г)
+ 3Н2(г)
↔ 2NH3(г) каталізатор
– суміш заліза та ванадію (тв.)
У
рідкій фазі: С8Н10(р)
→ С4Н10(г)
+
С4Н8(г) Каталізатор:
суміш AL2O3
ї SiO2(тв).
Здійснюється на
поверхні каталізатора (подрібненого
для збільшення поверхні стикання). (в
біологічних системах за участю
біокаталізаторів, тобто ферментів).
Ферменти
– каталізатори білкової природи, які
утворюються і функціонують в усіх живих
організмах.
В організмі людини
близько 30тис. ферментів. Особливості
ферментів: висока
специфічність; висока
каталітична дія; висока
молекулярна маса; білкова
природа; наявність
лише в живих організмах. Не
входять до складу продуктів реакції. Не
зсувають положення рівноваги, а
прискорюють його досягнення. Не
викликають реакції, що суперечать
законам термодинаміки.Гомогенний
Гетерогенний
Ферментативний
Загальні властивості:
Теорія проміжних сполук для пояснення гомогенного каталізу Арреніус, 1889р. – дія каталізатора полягає в утворенні проміжної сполуки (інтермедіата). Каталізатор (К) вступає в реакцію з реагентом – субстратом (S), в результаті – проміжна сполука (КS), яка розкладається з утворенням продукту (П) і каталізатора (К): І стадія: К + S → КS (інтермедіат) ІІ стадія: KS → К + П Каталізатор витрачається на І стадії й регенерується на ІІ стадії. Для реакції з двома реагентами: І стадія: А + К → АК (інтермедіат) ІІ стадія: АК + В → П + К Сумарна реакція: А + В → П Неорганічний каталізатор у ході реакції не витрачається. |
Ферментативний каталіз Фермент знижує бар’єр активації реакції, яку він каталізує, поділяючи її на ряд проміжних етапів: І етап. Субстрат з’єднується з ферментом за рахунок слабких сил. ІІ етап. Відбувається активація і видозмінення субстрату з утворенням одного або кількох активованих комплексів, супроводжується розривом і утворенням ковалентних зв’язків. ІІІ етап. Відокремлення продуктів реакції від ферменту, який змінює молекулу субстрату так, що міцність окремих хімічних зв’язків зменшується, що призводить до зниження енергії активації.
|
Адсорбційна теорія гетерогенного каталізу Включає фізичну адсорбцію та хемосорбцію. Стадії каталізу: І стадія: Дифузія (молекули реагентів дифундують до поверхні твердої речовини); ІІ стадія: Адсорбція (реагуючі молекули зв’язуються міжмолекулярними силами Ван-дер-Ваальса з „активними центрами на поверхні каталізатора, потім хімічними зв’язками); ІІІ стадія: відбувається хімічна реакція з утворенням продуктів; ІV стадія: Десорбція (молекули продуктів зв’язуються хімічними зв’язками з „активними центрами”, потім міжмолекулярними зв’язками, потім вивільняються з поверхні каталізатора); V стадія: Дифузія (молекули продуктів дифундують від поверхні каталізатора). |
Загальна схема ферментативного каталізу: Е + S → ЕS → ЕS*→Е+П, де Е – фермент; S – субстрат; ЕS – первинний фермент – субстратний комплекс; ЕS* ‑ активований комплекс; П – продукт реакції Висновок: Каталітична дія ферментів реалізується за рахунок зниження енергії активації біохімічної реакції. У ході реакції фермент поступово інактивується – втрачає свою активність і руйнується. |
|
