Autokatalízis
Az autokatalízis egy kémiai reakció katalízise annak egyik termékével vagy kiindulási anyagával.
Az autokatalízis egyedülálló jelenség, amely különbözik a katalízis más típusaitól: szigorúan véve nem katalízis a szó teljes értelmében, hiszen értelemszerűen a katalizátor mennyiségének nem szabad változnia, de a termék (autokatalizátor) felhalmozódik a katalizátorban. rendszer.
Az autokatalízis elemi sémája a következő:
A + P → 2P
Ekkor az előre irányuló reakció sebességét a következőképpen fejezzük ki:
![{\displaystyle r={\frac {d[P]}{dt}}=k[A][P]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f84eba68ccf1f334102c925b6a05872f0cdbe80e)
Ahol r a reakció sebessége, [A], [P] a koncentráció, k a sebességi állandó.
Ha a reakció zárt rendszerben megy végbe, akkor az A és P koncentrációk összege bármikor állandó és egyenlő a kezdeti koncentrációk összegével: [A] + [P] = [A] o + [P] o . Ezt az összefüggést felhasználva a következőképpen írjuk át a kinetikai egyenletet:
![{\displaystyle {\frac {d[P]}{dt}}=k([A]_{0}+[P]_{0}-[P])[P]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/394570bbd335c184ecbc4e2aced9f493be5e99b3)
Ennek az egyenletnek van pontos megoldása. Keressük meg a változók elválasztásának módszerével:
, ahol t - idő
![{\displaystyle [P]={\frac {[A]_{0}+[P]_{0}}{1+e^{-([A]_{0}+[P]_{0} )kt}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/be39ba18050ba6b34da4acdf81c838b19e59a00b)
A megoldás teljesíti a feltételeket: [P](0) = [P] o ; [P](∞) = [A] o + [P] o . Az oldat grafikonja egy szigmoid, ami egy katalitikus reakció jele.
Kezdetben a reakció lassú, mert. a termék kezdeti mennyisége kicsi. A reakció előrehaladtával és a P termék felhalmozódásával a reakciósebesség növekszik, eléri a maximumot és csökkenni kezd az A fogyasztásával.
Nyitott rendszerben az A komponens koncentrációja a reakcióközeghez való hozzáadásával állandó szinten tartható. Ekkor [A] = [A] o , és az egyenlet megoldása egy exponenciális függvény (t az idő):
![{\displaystyle [P]=[P]_{0}e^{[A]_{0}kt))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f4dbb864e717f8bbdccb456ea4962931d7ddbdd4)
A reakciósebesség és a P koncentráció mindaddig növekszik, amíg az A reagens belép a rendszerbe.
Az autokatalízis egyik legszélesebb körben ismert példája az oxálsav permanganáttal történő oxidációja :
2MnO 4 − + 5C 2 O 4 2− + 16H + = 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 OEzt a reakciót Mn 2+ -ionok katalizálják . Szobahőmérsékleten ez a reakció először lassan megy végbe, de ahogy a katalizátor termék felhalmozódik az oldatban, felgyorsul.
Az autokatalízis kulcsszerepet játszik az evolúciós kémiában , mivel a saját termékei által katalizált reakció elsőbbséget élvez a kívülről katalizátort befogadó reakciókkal szemben (különösen a nem katalitikus reakciókkal szemben), ami megteremti a természetes szelekció feltételeit. .
Lásd még
 Szótárak és enciklopédiák |
|
|---|