Autocataliză
Autocataliza este cataliza unei reacții chimice de către unul dintre produsele sale sau materiile prime.
Autocataliza este un fenomen unic care diferă de alte tipuri de cataliză: strict vorbind, nu este o cataliză în sensul deplin al cuvântului, deoarece, prin definiție, cantitatea de catalizator nu ar trebui să se modifice, dar produsul (autocatalizatorul) se acumulează în sistem.
Schema elementară a autocatalizei are forma:
A + P → 2P
Atunci viteza reacției directe este exprimată astfel:
![{\displaystyle r={\frac {d[P]}{dt}}=k[A][P]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f84eba68ccf1f334102c925b6a05872f0cdbe80e)
Unde r este viteza de reacție, [A], [P] sunt concentrațiile, k este constanta vitezei.
Dacă reacția are loc într-un sistem închis, atunci suma concentrațiilor A și P în orice moment este constantă și egală cu suma concentrațiilor inițiale: [A] + [P] = [A] o + [P] o . Folosind această relație, rescriem ecuația cinetică după cum urmează:
![{\displaystyle {\frac {d[P]}{dt}}=k([A]_{0}+[P]_{0}-[P])[P]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/394570bbd335c184ecbc4e2aced9f493be5e99b3)
Această ecuație are o soluție exactă. Să o găsim prin metoda de separare a variabilelor:
, unde t - timp
![{\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)
Soluția îndeplinește condițiile: [P](0) = [P] o ; [P](∞) = [A] o + [P] o . Graficul soluției este un sigmoid, care este un semn al unei reacții catalitice.
Inițial, reacția este lentă, pentru că. cantitatea inițială a produsului este mică. Odată cu progresul reacției și acumularea produsului P, viteza de reacție crește, atinge un maxim și începe să scadă pe măsură ce consumul de A.
Într-un sistem deschis, concentrația componentului A poate fi menținută constantă prin adăugarea acestuia în mediul de reacție. Atunci [A] = [A] o , iar soluția ecuației este o funcție exponențială (t este timpul):
![{\displaystyle [P]=[P]_{0}e^{[A]_{0}kt))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f4dbb864e717f8bbdccb456ea4962931d7ddbdd4)
Viteza de reacție și concentrația P vor crește atâta timp cât reactivul A intră în sistem.
Unul dintre cele mai cunoscute exemple de autocataliză este oxidarea acidului oxalic cu permanganat :
2MnO 4 − + 5C 2 O 4 2− + 16H + = 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 OAceastă reacție este catalizată de ionii Mn2 + . La temperatura camerei , această reacție decurge lent la început, dar pe măsură ce produsul catalizator se acumulează în soluție, se accelerează.
Autocataliza joacă un rol cheie în chimia evolutivă , deoarece o reacție catalizată de propriile produse are prioritate față de reacțiile care primesc un catalizator din exterior (în special față de reacțiile necatalitice), ceea ce creează condițiile selecției naturale. .
Vezi și
 Dicționare și enciclopedii |
|
|---|