-->
|
|
|
Ãëàâà 4. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû, ìåõàíèçìû è çàêîíîìåðíîñòè ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèé îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé § 7. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ïðîòåêàíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé (îêîí÷àíèå)Êàòàëèçàòîðàìè íàçûâàþòñÿ âåùåñòâà, êîòîðûå èçìåíÿþò ñêîðîñòü ðåàêöèè, ó÷àñòâóþò â íåé êàê ðåàãåíòû, îáðàçóÿ ïðîìåæóòî÷íûå àêòèâíûå êîìïëåêñû (ÏÀÊ), íî íå âõîäÿò â ñîñòàâ êîíå÷íûõ ïðîäóêòîâ ðåàêöèè. Âåùåñòâà, ñíèæàþùèå ñêîðîñòü ðåàêöèè, íàçûâàþò èíãèáèòîðàìè. Ýòî ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñíèæåíèþ âåëè÷èíû ýíåðãèè àêòèâàöèè è, ñîîòâåòñòâåííî, ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè (ðèñ. 1 7).
Ïðèðîäà êàòàëèòè÷åñêèõ îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé çàâèñèò îò òèïà êàòàëèçà. Íàðÿäó ñ èçâåñòíûìè óæå âàì êàòàëèçàòîðàìè â îðãàíè÷åñêîé õèìèè, îñîáåííî â ðåàêöèÿõ, ïðîòåêàþùèõ â æèâûõ îðãàíèçìàõ, ðàñïðîñòðàíåí è èñêëþ÷èòåëüíî âàæåí ôåðìåíòàòèâíûé êàòàëèç, êîòîðûé îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè ïîìîùè ôåðìåíòîâ (ýíçèìîâ) — ñïåöèôè÷íûõ áèîêàòàëèçàòîðîâ áåëêîâîé ïðèðîäû.
 îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ èìåþò ìåñòî ñëåäóþùèå âèäû êàòàëèçà. 1. Ãîìîãåííûé êàòàëèç îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî â ãàçîâîé è æèäêîé ñðåäå, ãäå êàòàëèçàòîð è ðåàãåíòû íàõîäÿòñÿ â îäíîé ôàçå. Ôóíêöèè êàòàëèçàòîðîâ çäåñü ÷àùå âñåãî âûïîëíÿþò êèñëîòû è îñíîâàíèÿ. Ïðèìåðîì ãîìîãåííîãî êàòàëèçà ìîæåò ñëóæèòü êàòàëèòè÷åñêîå îêèñëåíèå ýòèëåíà äî óêñóñíîãî àëüäåãèäà, ïðîìûøëåííîå ïîëó÷åíèå óêñóñíîé êèñëîòû èç óãëåâîäîðîäîâ íåôòè, íàïðèìåð ïðÿìûì îêèñëåíèåì áóòàíà. 2. Ãåòåðîãåííûé êàòàëèç ïðîòåêàåò ïðè ðåàêöèÿõ íà ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà ôàç, ãäå êàòàëèçàòîð íàõîäèòñÿ â äðóãîé ôàçå (êàê ïðàâèëî, òâåðäîé) ïî ñðàâíåíèþ ñ ðåàãåíòàìè. Ïðèìåðîì òàêîãî òèïà êàòàëèçà ìîãóò ñëóæèòü ðåàêöèè ïðîìûøëåííûõ ñïîñîáîâ ïîëó÷åíèÿ àðåíîâ èç àðîìàòè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ïîëó÷åíèÿ àíèëèíà èç íèòðîáåíçîëà, êîòîðûå èäóò â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðîâ — ìåòàëëîâ, èõ îêñèäîâ è äðóãèõ ñîåäèíåíèé ìåòàëëîâ. Êîíêðåòíûì ïðèìåðîì ìîæåò ñëóæèòü ïðîìûøëåííîå ïîëó÷åíèå ìåòèëîâîãî ñïèðòà èç ñìåñè îêñèäà óãëåðîäà è âîäîðîäà (ñèíòåç-ãàç) â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðîâ — îêñèäîâ öèíêà è õðîìà è äð. (ïîäðîáíåå îá ýòîì âû óçíàåòå ïîçæå). Ñëåäóåò îòìåòèòü ñïåöèôè÷íîñòü äåéñòâèÿ êàòàëèçàòîðîâ. Óíèâåðñàëüíûõ êàòàëèçàòîðîâ äëÿ èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè ëþáîé ðåàêöèè íåò. 3. Ôåðìåíòàòèâíûé êàòàëèç èìååò ìåñòî â áèîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ, ïðîòåêàþùèõ â æèâûõ îðãàíèçìàõ; êàòàëèçàòîðàìè çäåñü ÿâëÿþòñÿ ôåðìåíòû. Ôåðìåíòû — ýòî ñëîæíûå âåùåñòâà áåëêîâîãî ïðîèñõîæäåíèÿ, îáëàäàþùèå óçêî ñïåöèôè÷åñêèì êàòàëèòè÷åñêèì äåéñòâèåì. Êàæäàÿ èç áèîõèìè÷åñêèõ êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèé èìååò ñâîé îïðåäåëåííûé ôåðìåíò. Ïðèðîäîé ôåðìåíòà áóäóò îïðåäåëÿòüñÿ êîíêðåòíûå âèäû ñâÿçåé ðåàãåíòà â ðåàêöèè. Ïðèìåðàìè òàêèõ ðåàêöèé, ïðîòåêàþùèõ â íàøåì îðãàíèçìå, ìîãóò ñëóæèòü ôåðìåíòàòèâíûå ãèäðîëèçû óãëåâîäîâ, æèðîâ, áåëêîâ. Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî êàòàëèçàòîðû ÷óâñòâèòåëüíû ê ÿäàì. ×àñòî â êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ èñïîëüçóþòñÿ ñïåöèàëüíûå âåùåñòâà — ïðîìîòîðû.
Ïðîìîòîðû — äîáàâêè, óâåëè÷èâàþùèå àêòèâíîñòü êàòàëèçàòîðà.
 ðàçðàáîòêó òåîðèè êàòàëèçà è ïðàêòèêó ïîäáîðà è ïðèìåíåíèÿ êàòàëèçàòîðîâ áîëüøîé âêëàä âíåñ îòå÷åñòâåííûé ó÷åíûé Ã.Ê. Áîðåñêîâ, îñíîâàòåëü Èíñòèòóòà êàòàëèçà ÐÀÍ. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ Îðãàíè÷åñêèå ðåàêöèè êàê õèìè÷åñêèå ñèñòåìû. Ãîìîãåííûå è ãåòåðîãåííûå ñèñòåìû. Ïðèðîäà âåùåñòâà. Ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü. Ýíåðãèÿ àêòèâàöèè. Ýíåðãèÿ îðãàíè÷åñêîé ðåàêöèè. Êàòàëèçàòîðû. Èíãèáèòîðû. Âèäû êàòàëèçà. Ôåðìåíòàòèâíûé êàòàëèç Âîïðîñû è çàäàíèÿ
|
|
|