80. Каталіз та каталізатори. Вивчення впливу неорганічних каталізаторів та ферментів на перебіг хімічних реакцій.

Каталіз – це хімічні реакції, що відбуваються за участю каталі зорів. Одні каталізатори значно прискорюють реакцію – позитивний каталіз, інші – сповільнюють – негативний.

Каталізаторами називають речовини, що змінюють швидкість хімічних реакцій. Механізм дії каталізаторів звичайно пояснюють утворенням проміжних сполук з однією з реагуючих речовин. Так, якщ реакцію А + В = АВ, що відбувається пвільно, проводити за наявністю каталізатора К, то каталізатор вступатиме в хімічну взаємодію з однією з вихідних речовин з утворенням неміцної проміжної сполуки: А + К = АК.

Види каталізу: гомогенний, гетерогенний, мікрогетерогенний. При гомогенному каталізі реагуючі речовини і каталізатор утворюють однофазну систему – газувату або рідку, між каталізатором і речовинами, що реагують, немає поверхні поділу (розклад пероксиду гідрогену за участю розчину солей). При гетерогенному каталізі реагуючі речовини і каталізатор утворюють систему з різних фаз (окиснення аміаку (газ) за наявності платини (тверда)). Мікрогетерогенний — процеси відбуваються у рідкій фазі за участі колоїдних часток металів в якості каталізатора. Механізм кислотно-основного каталізу полягає у протолітичній взаємодії між каталізатором і реагуючою речовиною, внаслідок чого утворюється нестійка проміжна сполука, яка потім розкладається на продукт реакції і каталізатор. Прикладами кислотно-основного каталізу можуть бути реакції гідролізу естерів, етерифікації, гідролізу полісахаридів, ізомеризації, галогенування, конденсації та ін.

Ферменти – це речовини білкової природи, які виробляються клітинами живих організмів і значно збільшують швидкість біохімічних процесів. Характерна особливість дії ферментів є висока чутливість активності ферментів до зовнішніх умов – рН середовища і температури. Ферменти активні лише в достатньо вузькому інтервалі рН і температури, причому для ферментів характерна наявність в цьому інтервалі максимуму активності при деякому оптимальному значенні рН або температури; по обидві сторони від цього значення активність ферментів швидко знижується. Активний центр — особлива частина молекули ферменту, що визначає його специфічність і каталітичну активність.

Для кожного фермента існує певне значення рН середовища, в якому він виявляє максимальну активність. Для пепсину воно становить 1,5 – 2,0, аргінази – 9,5 – 10,0. Проте, більшість ферментів організму людини мають оптимум рН, наближений до нейтрального. Вплив рН на активність фермента пов’язаний із іонізацією функціональних груп амінокислотних залишків білкової молекули, що забезпечує оптимальну конформацію активного центра. Відхилення рН від оптимальних величин порушує іонізацію функціональних груп в активному центрі фермента.

Складні реакції реалізуються через одночасне здійснення декількох перетворень, перебіг яких є незалежним один від одного. Складні реакції можуть бути: оборотними (реакції в яких можливе одночасне перетворення реагентів у продукти так само і взаємодія продуктів з творенням реагентів: хА + уВ ↔ mC + nD); паралельними (реакції, в яких реагенти одночасно зазнають перетворення у декількох напрямках); ланцюговими (реакції, що складаються з ряду взаємопов’язаних стадій, коли частинки, що утворились в результаті кожної стадії, генерують наступні стадії); послідовними (речовини, що утворюються в результаті І-ої стадії цієї реакції є вихідними речовинами для іншої); спряженими (реакції виду А + В = С, А + Д = Е характерною особливістю їх є те, що якщо І-а реакція може йти самостійно, то ІІ-а йде тільки сумісно з першою).