29. Катализаторы и ингибиторы реакций. Автокатализ.

Катализатор — это вещество, влияющее на скорость химической реакции, но само при этом не изменяющееся. Одни катализаторы ускоряют ход реакции, другие — ингибиторы — замедляют реакцию. Катализаторы, ускоряющие реакции в живых организмах, называются ферментами. Паук впрыскивает в жертву ферменты. Ферменты ускоряют ход реакции и разлагают добычу паука. Действие катализатора основано на том, что он понижает энергию активации, т.е. минимальную энергию, необходимую для начала реакции. С катализатором реакция начинается легче. Катализатор — не какое-то особое вещество; это просто вещество, играющее определенную роль в реакции. Катализаторами часто бывают металлы. Каталитические нейтрализаторы, удаляющие ядовитые вещества из выхлопных газов, содержат два металла-катализатора — платину и родий. В каталитическом нейтрализаторе ядовитый угарный газ и углеводороды в присутствии металлов вступают в реакцию и образуют углекислый газ и воду.                                               

Действие ферментов, как и других катализаторов, избирательно. Каждый фермент способствует только одному типу реакций. Разнообразные ферменты, имеющиеся в пищеварительной системе животных, ускоряют реакции, разлагающие пищу на составные части. Ученые считают, что дыра в озоновом слое атмосферы растет быстрее из-за хлора, действующего как катализатор и реакции разложения озона (О3) на кислород (О2). Хлор поступает в атмосферупри распаде хлорфторуглеродов.

Автокатализ (от авто... и катализ), ускорение химической реакции одним из её продуктов. Пример А.: гидролиз этил-ацетата в водном растворе:

CH3COOC2H5 + H2O =CH3COOH + C2H5OH.

Продукт реакции — уксусная кислота CH3COOH и ион Н+, образующийся при её электролитической диссоциации, ускоряют реакцию. Скорость автокаталитической реакции вначале возрастает вследствие увеличения количества продукта, являющегося катализатором, а затем падает в результате израсходования исходных веществ. Реакция начинается благодаря присутствию в начальный момент некоторого малого количества продукта (затравка) или другого катализатора, или, наконец, за счёт медленной некаталитической реакции, происходящей параллельно каталитической. Если начальная концентрация катализатора и скорость некаталитической реакции весьма малы, то в течение некоторого времени, называемого периодом индукции, реакция настолько медленна, что практически не обнаруживается, и лишь по истечении этого времени становится заметной.

Автокаталитический характер имеют процессы образования новой фазы, протекающие на границе раздела фаз (такие, как конденсация пересыщенного пара, кристаллизация переохлаждённой жидкости, топохимические реакции), т. к. по мере увеличения количества новой фазы растет поверхность раздела. Цепные разветвленные реакции могут быть внешне весьма сходны с автокаталитическими. Отличие заключается в том, что ускорение реакции при разветвлении цепей вызвано накоплением активных промежуточных веществ, а не продуктов реакции (см. Цепные реакции).

Термин "А." иногда применяют и в тех случаях, когда катализатором является одно из исходных веществ реакции.