- •Химическая кинетика и катализ Биомедицинская значимость темы
- •Основные понятия химической кинетики
- •Гомогенные и гетерогенные реакции
- •Скорость химической реакции
- •Измерение скорости реакции
- •Порядок реакции и константа скорости реакции.
- •Факторы, влияющие на скорость.
- •Молекулярность реакции
- •Определение порядка реакции
- •(В основе современной химической кинетики лежат две теории: теория активных соударений и теория активного комплекса.) Теория активных соударений
- •Теория активированного (переходного) комплекса (переходного состояния)
- •Катализ и катализаторы
- •Теории катализа
- •Ферменты как биологические катализаторы
- •Основные вопросы темы
Химическая кинетика и катализ Биомедицинская значимость темы
Химическая кинетика – раздел физической химии, представляющий собой учение о скоростях и механизмах протекания химических реакций.
От скорости химической реакции зависит течение тех или иных биологических процессов, эффективность действия на организм различных лекарственных препаратов. Законы химической кинетики используют для объяснения нормального и злокачественного роста тканей, развития лучевого поражения, кинетических критериев оценки эффективности лечения.
На базе кинетических представлений возникла новая самостоятельная область фармакологии – фармакинетика, изучающая процессы, которые характеризуют распределение введенных в организм лекарственных препаратов в период полувыведения их из организма. Применение данных кинетических исследований позволяет будущему врачу решить задачу оптимального назначения лекарства, т.е. выбор дозы, пути и периодичности введения. Изменение концентрации лекарственных веществ в организме описывается обычными для химической кинетики уравнениями. Эти же кинетические закономерности находят широкое применение в токсикологии.
В живых организмах химические процессы осуществляются при помощи биологических катализаторов – ферментов (энзимов). Уникальные свойства ферментных катализаторов – поразительная специфичность и огромная удельная активность – обусловливается сочетанием сравнительно несложных закономерностей физической и физико–органической химии. Поэтому ясно, что путь к свободному овладению фундаментальными представлениями науки о ферментах как научным инструментом практической энзимологии лежит через постижение основ классического катализа.
Данная тема является теоретической базой для отдельных разделов биохимии, биофизики, фармакологии, фармакинетики, токсикологии и некоторых клинических дисциплин: терапии, физиотерапии и др.
Существует два основных подхода к изучению химических реакций:
-
Термодинамический, с помощью которого решается вопрос о принципиальной возможности протекания реакции:
G < 0 – принципиально возможен; ∆G
G > 0 – принципиально невозможен.
2. Кинетический - рассматривает механизм реакции и её скорость. Химическая кинетика изучает и очень быстрые, такие как взрывы, и очень медленные реакции, например, геохимическое формирование земных пород. Это возможно потому, что все химические реакции подчиняются общим законам.
Химическая кинетика – раздел химии, изучающий скорость химических реакций, механизмы их протекания и факторы, влияющие на скорость.
Основные понятия химической кинетики
Химическая реакция. Химической реакцией можно считать любое изменение вещества, при котором образуются или разрываются химические связи между атомами. Различают простые и сложные реакции. Простых реакций очень мало. Одна из них: NO2 + NO2 N2O4.
Сложные реакции протекают через несколько стадий, их стехиометрическое уравнение не отражает реального хода процесса, а является суммарным выражением нескольких стадий.
2HI + H2O2 I2 + 2H2O
а) HI + H2O2 HOI + H2O
б) HI + HOI I2 + H2O
2HI + H2O2 I2 + 2H2O
Реакция 2H2 + O2 2H2O проходит через 32 стадии. Абсолютное большинство реакций - сложные.
Механизм химической реакции. Химические реакции, как правило, не происходят путем непосредственного взаимодействия исходных молекул с прямым переходом их в молекулы продуктов реакции. В большинстве случаев реакция протекает в несколько стадий.
Совокупность стадий, из которых складывается химическая реакция, носит название механизма химической реакции.
Каждая отдельная стадия, через которую идет реакция, называется элементарным актом реакции.