Aproape toate tipurile de reacții cu excepția enzimei sunt accelerate la temperaturi mai ridicate. Acesta este un factor extrem de important. Chimiștii în mod constant recurge la încălzire, folosind o varietate de dispozitive. În treacăt, observăm că schimbarea temperaturii este, de asemenea, utilizat pentru a echilibra offset. Uneori este necesar să se încetinească reacțiile adverse. În astfel de cazuri, utilizați frigidere.
Aproximativ dependență de viteza de reacție la temperatură este exprimată prin cunoscută regula van't Hoff. Rata majoritatea reacțiilor chimice crește în 2 - 4 ori temperatura crește la fiecare 10 de grade.
Creșterile viteza de reacție cu temperatură, datorită creșterii constanta de viteză, deoarece concentrația depinde de temperatura doar în creștere ușoară. De aceea, vom lua în considerare dependența de temperatură a constantei de viteză. Această dependență exponențială. Curba k = f (T) abrupt în sus:
relația Analitic exprimată prin ecuația
O astfel de dependență este acum acceptată ca zapisyvatv
În coordonate logaritmice lnk - dependența 1 / T vyrazhazhaetsya linie dreaptă
Suedez chimist fizic S. Arrhenius (1889) a explicat temsperaturnoy naturii în funcție k care reacționează particule pentru a converti trebuie să posede anumite rezerve minime de energie, fără a se lovi de particule care are loc transformarea. La temperaturi scăzute, astfel de particule este mică, iar răspunsul este lent, deoarece temperatura crește proporția de particule active a crescut, iar reacția este accelerată. distribuția de energie a particulelor de la cel mai mic la cele mai înalte valori, datorită faptului că reacția chimică are loc nu numai la mare, dar, de asemenea, la temperaturi scăzute.
Energia necesară în exces a particulelor, în raport cu energia medie este numită energia de activare.
Constantă B în ecuația Arrhenius este raportul dintre energia de activare la gaz constantă R:
Astfel, constanta A poate fi înțeleasă ca fiind proporțională cu numărul total de coliziuni de particule pe unitatea de timp, și exponent - ca proporție de coliziuni activi.
Luați în considerare în baza Arrhenius reacția de formare a ecuației HI. Pentru a efectua conversia chimică a moleculei de hidrogen și iodul trebuie să facă față.
Văzut din figură (vezi. De mai jos), că, în cazul în care particulele posedă suficientă energie stocată (curba a), apoi se ciocnesc și se transformă într-o stare instabilă numită o stare de tranziție. Redistribuirea legături între atomii și formarea moleculelor de produs de reacție. În lipsa de energie stocată suficientă (curba b) are loc conversia. Repulsia între norii de electroni de molecule determină revenirea elastică a moleculelor înainte de a se putea întâmpla redistribuirea obligațiunilor. Creșterea energiei potențiale, așa cum se arată în graficul se produce particule de energie perehodakineticheskoy datorate potențialului în momentul coliziunii.
Energia de activare a mecanismului de reacție chimică depinde ruperea și formarea de legături. Este mai puțin decât în proces a fost de acord, atunci când o pauză treptată cu conexiuni însoțită de formarea treptată a unora noi.
Teoria Arrhenius a fost ulterior dezvoltată, iar în prezent există teorii elaborate: teoria ratelor de reacție absolute și teoria complexului activat.
Creșterea vitezei de reacție este introdus în continuare în sistemul de substanțe, numite cataliza este un fenomen chimic specific deoarece se bazează sunt reacțiile chimice între reactanți și catalizatori. Utilizarea catalizatorilor este adesea mai eficient și factor mai puțin riscantă decât creșterea temperaturii. Rolul Cataliza, nu numai pentru a accelera reacția, dar, de asemenea, în obținerea motivante produselor dorite de multe posibile.
Catalizatorul care participă la reacție, se deschide pentru modul în care procesul este mult mai rapid. Reacțiile catalitice sunt serie-paralel. Viteza lor depinde de constante pentru calea catalitică și și concentrația catalizatorului. În laborator, veți cheltui, concentrația de catalizator este luată atât de mică încât ambii termeni în ecuația cinetică sunt aproximativ egale. Dar acest lucru nu înseamnă că catalizatorul în sine nu este eficientă.
Mecanismul de acțiune al catalizatorului constă în aceea că cu reactivul său de participare se deschide o nouă cale de transformare, în care energia de activare sunt coborâte în comparație cu modul necatalitică.
Două tipuri principale de cataliză - eterogene și omogene. Când reactivii de cataliza omogene și catalizator sunt în aceeași fază. In cataliză eterogenă, catalizatorul este un solid, suprafața care este o reacție cu reactivi gazoși sau dizolvate. În funcție de natura chimică a catalizatorilor pot aparține oricărei clase de substanțe - acizi, baze, oxizi, săruri, metale. Clasa cea mai largă de catalizatori cuprind proteine, care sunt numite enzime catalizatori sau enzime. (Enzyme (c), o enzimă (lat.) -. Translația -. Sourdough) reactivi în cataliză enzimatică sunt numite substraturi.
Să considerăm un mecanism tipic de cataliză enzimă, descrisă de ecuația Michaelis-Menten. Acești cercetători au descoperit ca rata de reacție enzimatică este mai întâi a crescut la 1 ordinul I în raport cu substratul S, dar cu o creștere suplimentară cu (S) atinge o valoare constantă Vmax.
Reacția enzimatică constă în două etape - primul substrat enzimatic și formează așa-numitul complex enzimă-substrat. în care transformarea unei molecule de substrat are loc. complex Următorul pe moleculă a descompune molecula produs de reacție și enzima care participă din nou în reacția cu substratul:
S + E S ××× E P + E
Noi scriem ecuația cinetică pentru formarea produsului final și complexul enzimatic substrat:
total (inițial) Concentrația enzimei este întotdeauna mult mai mică decât concentrația substratului, deoarece substanța macromoleculară enzimă. Concentrația de enzimă liberă
În stare staționară = 0; atunci
Substituind expresie (3) (4)
În ecuația (5) dezvăluie suporturile și transforma pentru a găsi concentrația de enzimă-substrat complex S ××× E:
Divizarea numărătorul și numitorul de k1. obține
Expresia la numitor se numește constanta Michaelis.
Înlocuim această expresie în Eq. 1:
De exemplu, descompunerea peroxidului de hidrogen prin catalază k2 = 1,25 x 10 5 sec - 1; KM = 0,025 mol / l.
La mare concentrație de substrat (c (S) >> KM) KM constant neglijată, iar apoi c este redusă (S):
Viteza maximă depinde de concentrația de enzimă și nu pe concentrația substratului. Aceasta înseamnă că reacția are loc la ordinul zero în raport cu substratul.
La concentrații mici de substrat (c (S)< Astfel, prin creșterea concentrației de substrat a ordinului de reacție este schimbat din prima (regiunea I din Fig.) La zero (Region III).articole similare