A katalízis homogén és heterogén
Katalízis - a kémiai folyamat sebessége katalizátorokkal történő növelésének jelensége.
A katalizátorok olyan anyagok, amelyek a kémiai folyamatok sebességét növelik anélkül, hogy minőségi (kémiai összetétellel) vagy mennyiségi változást eredményeznének. A katalizátor nem csak a kémiai folyamat sebességét változtatja meg, hanem annak irányát is. A katalizátor jellegétől függően ugyanazon anyagokból különböző termékek keletkeznek:
Az autokatalízis jelensége, amikor a katalizátor az egyik reakciótermék.
Katalitikus reakciók azok a folyamatok, amelyekben a katalizátorok részt vesznek.
A biokémiai folyamatok olyan katalitikus reakciók, amelyekben specifikus anyagok - enzimek vagy enzimek katalizátorként vesznek részt, ezért ezeket a folyamatokat gyakran enzimatikusnak nevezik.
A katalizátor fázisától függően heterogén és homogén katalízist különböztetünk meg. Homogén katalízis esetén a katalizátor és a reakcióban résztvevő anyagok egyfázisúak. Például a hidrogén-peroxid oldat bomlása réz (II) ionok katalizátor jelenlétében:
Heterogén katalízis esetén a katalizátor egy független fázis formájában van a rendszerben:
Az enzimeket mikroheterogén katalizátoroknak nevezzük. A mikroheterogén katalizátor egy típusa, ahol a katalizátor és a reagensek kolloidálisan diszpergált állapotban vannak. Az enzimrészecskék mérete közel van az 1-100 nm kolloid oldatok micellájának méretéhez. A szubsztrátumokra nézve, amelyek részecskéi gyakran sokkal kisebbek, a katalizátor heterogén.
A katalizátor hatása annak a ténynek köszönhető, hogy csökkenti a reakció aktiválási energiáját. Katalizátor jelenlétében a reakció más közbülső szakaszokon halad át, mint távollétében, ezek a lépések energetikailag hozzáférhetőbbek. Katalizátor jelenlétében más aktivált komplexek jelennek meg; míg kialakulásuk kevesebb energiát igényel, mint a katalizátor nélkül kialakuló aktivált komplexek képződéséhez.
A katalizátorok hatásmechanizmusa rendkívül összetett, szinte minden katalizátor saját mechanizmussal rendelkezik, bár vannak közös jellemzői:
A + B → A → B → AB
Ebben a rendszerben bevezettük a K katalizátort:
A + K → A. K → AK,
AK + B → AK. B → AB + K
A katalizátor jelenléte reverzibilis folyamatban nem változtatja meg az egyensúlyt. Ebben az esetben a katalizátor egyaránt növeli mind az előre, mind a fordított reakció sebességét.
Vannak olyan anyagok, amelyek - ellentétben a katalizátorokkal - egyáltalán lassítják vagy megállítják a kémiai reakciókat, gátolók. Az inhibitorok közé tartoznak: olyan anyagok, amelyek a szervezet által felszabadulnak, és lelassítják az egyének vagy más fajok egyének fejlődését; Természetes vagy szintetikus vegyületek, amelyek gátolják az enzimaktivitást vagy teljesen leállítják a hatásukat; bármely olyan reagens, amely gátolja bármely biológiai folyamatot. Például a térben szitált fenolok gátolják a rosszindulatú daganatok kialakulását és a fémek urotropin korrózióját. Jelenleg számos ismert inhibitorként ható gyógyszer ismert.
A katalizátorok, különösen a biokatalizátorok aktivitását aktiváló anyagokat aktivátoroknak nevezik. Egyes anyagok lassítják vagy abbahagyják a katalizátor hatását. Ezek katalizátor-inhibitorok. katalitikus mérgek. Vannak olyan anyagok, amelyek visszaállítják a katalizátorok hatását, - katalizátorreaktorokat.
Az aktiválódás és a gátlás is kimutatható az enzimatikus folyamatokban. Így a NaCl-szennyeződések jelenléte a reakcióközegben elősegíti a nyál-enzimek (amiláz és máltaia) gyors keményítő-glükóz-hidrolízisét. Az ilyen környezetben való jelenlét, például a CuS04 gátolja a keményítő emésztés katalitikus folyamatát nyál enzimekkel, mivel molekuláikat denaturálják és nem fordul elő hidrolízis.
A bioszisztémában működő katalizátorok specifikusak. A biokatalizátorok (enzimek) szerepe gyakran a fémionokat (metalloenzimeket) tartalmazó fehérjékben végzi aktív központokban. Például az inzulin összetétele cinkion, és a B12-vitamin egy kobalt (III) ion.