- (греч. κατάλυσις восходит к καταλύειν — разрушение) — избирательное ускорение одного из возможных термодинамически разрешенных направлений химической реакции под действием катализатора(ов), который многократно вступает в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливает свой химический состав после каждого цикла промежуточных химических взаимодействий.
Гомогенный катализ
Примером гомогенного катализа является разложение пероксида водорода в присутствии ионов йода. Реакция протекает в две стадии:
H2О2 + I → H2О + IO
H2О2 + IO → H2О + О2 + I
При гомогенном катализе действие катализатора связано с тем, что он вступает во взаимодействие с реагирующими веществами с образованием промежуточных соединений, это приводит к снижению энергии активации.
Гетерогенный катализ
При гетерогенном катализе ускорение процесса обычно происходит на поверхности твердого тела — катализатора, поэтому активность катализатора зависит от величины и свойств его поверхности. На практике катализатор обычно наносят на твердый пористый носитель.
Механизм гетерогенного катализа сложнее, чем у гомогенного. Механизм гетерогенного катализа включает пять стадий, причем все они обратимы.
- Диффузия реагирующих веществ к поверхности твердого вещества
- Физическая адсорбция на активных центрах поверхности твердого вещества реагирующих молекул и затем хемосорбция их
- Химическая реакция между реагирующими молекулами
- Десорбция продуктов с поверхности катализатора
- Диффузия продукта с поверхности катализатора в общий поток
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ
- активность ферментов - это способность ферментов увеличивать вероятность реакции, которую они обеспечивают. Она зависит от концентрации фермента и субстрата реакции, от температуры, pH, концентрации активаторов и ингибиторов ферментов. Наивысшая каталитическая активность ферментов достигается при оптимальном распределении вероятностей температур реакций (в пространстве-времени). При выходе параметров распределения за оптимальные пределы, вероятность реакции фермент-субстрат уменьшается. Температурная чувствительность ферментов и других белковых молекул является одной из причин летального действия высоких температур.
Каждый фермент имеет вероятностный оптимум рНсреды при котором проявляется его наивысшая активность. Регуляция активности ряда ферментов, катаболизирующих ключевые реакции метаболизма, осуществляется посредством регуляторных молекул (эффекторов), увеличивающих или уменьшающих сродство между ферментом и субстратом реакции.
Каждый фермент в большей или меньшей степени специфичен определенной молекуле субстрата реакции, типу катализируемой химической реакции и её механизму. Специфичность ферментов объясняется в первую очередь совпадением вероятностных пространственно-временных распределений конфигураций субстрата и субстратного центра фермента. Совпадение характеристик распределений ведет к образованию комплекса фермент-субстрат. Это является началом процесса ферментативного катализа.
