Химическая реакция – это процесс превращения реагентов в продукты реакции. Многие превращения в химии имеют очень долгий срок протекания, что абсолютно недопустимо для промышленности или для организма человека. Колоссальное ускорение превращений как в промышленности, так и в живых организмах, обеспечивают катализаторы химических реакций. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
Что такое катализатор реакции?
Речь идет о веществе, которое способно ускорять протекание превращения многократно. Процесс в химии, протекающий в присутствии ускорителей превращений, называется катализом. Катализ характеризуется тем, что вещество, ускоряющее химический процесс, не расходует в ходе протекания последнего, а также не входит в состав конечных продуктов.
Катализ по своему результату может быть двух видов: положительный и отрицательный. Положительный катализ приводит к увеличению скорости превращения. Отрицательный катализ приводит к замедлению или прекращению протекания химического превращения. Вещества, реализующие, отрицательный катализ называются ингибиторами.
Разновидности веществ, ускоряющих химические реакции
Существуют две общепризнанных классификации веществ, которые ускоряют протекания превращений в химии. Первая основывается на агрегатном состоянии катализатора, вторая – на происхождении.
Классификация по агрегатному состоянию
По агрегатному состоянию вещества каталитические соединения можно подразделить на гомогенные и гетерогенные. Гомогенные вещества, ускоряющие химическую реакцию, находятся в одной фазе с реагентами. Гетерогенные вещества, ускоряющие химическое превращение, находятся в разных фаза с реагентами (например, катализатор представлен жидкость, а реагенты – газами).
Свойства гомогенных ускорителей реакции
К данной группе соединений относятся кислоты и основания. Например, серная кислота ускоряет протекание превращение органических субстратов. Основными свойствами гомогенных соединений являются:
- в большинстве своем жидкости;
- образование в ходе превращения промежуточных продуктов;
- снижение энергии активации посредством образования промежуточных продуктов.
Свойства гетерогенных ускорителей реакции
К данной группе соединений относятся оксиды большинства металлов (Al2O3, CaO, BaO, MgO, TiO2), а также алюмосиликаты и цеолиты. Обозначим основные свойства гетерогенных каталитических веществ:
- являются твердыми веществами;
- обладают развитой поверхностью;
- разводятся на инертном носителе;
- обладают способностью к физической адсорбции реагентов;
- продукты превращения выделяются с поверхности катализатора посредством процесса десорбции;
- катализ возможен благодаря диффузионным процессам.
Классификация по происхождению
По происхождению вещества, ускоряющие процесс протекания превращений в химии, подразделяются на органические и неорганические. Неорганические соединения в основном представлены тяжелыми металлами (свинец, палладий), спектр органический соединений намного шире. Основными представителями органических ускорителей превращений являются энзимы (соединения биологического происхождения). Энзимы – это катализаторы, увеличивающие скорость химических реакций в живых организмах. Ферменты (энзимы) имеют следующие особенности:
- в живых организмах объединены в мультиферментные комплексы;
- ускоряют биохимические процессы в организме в несколько десятков тысяч раз;
- имеют высокую избирательность и специфичность (в отличие от неорганических);
- являются простыми или сложными белками;
- подвержены денатурации под действием денатурирующих агентов;
- способны к ренативации (если она возможна);
- большинство термолабильны (активность ферментов находится в прямой зависимости от колебания температур в живом организме);
- действия ферментов может быть усилено индукторами, и ослаблено (или прекращено) ингибиторами.
