Методические указания и контрольные задания по физической и коллоидной химии. Балдынова Ф.П - 17 стр.

Во многих случаях гомогенный катализ может быть вызван             Ферментативный катализ (или биокатализ), иг-
ионами водорода или гидроксила (кислотно- основной ката-      рающий исключительную роль в жизнедеятельности жи-
лиз). Так, при инверсии тростникового сахара (расщепление     вотных и растений, реализуется в природе с помощью фер-
его на глюкозу и фруктозу) по реакции:                        ментов. Ферменты состоят либо целиком, либо в основном
    С 12 Н 22 О11 (сахар)+Н2О=С6Н12О6(глюкоза)+С6 Н12 О6      из белков, т.е. они образованы из аминокислот с определен-
                            (фруктоза)                        ной пространственной структурой полипептидных цепей. В
энергия активации составляет 32,0 ккал/моль, тогда как при    состав небелковой части фермента могут входить ионы ме-
наличии катализаторов (ионы водорода) она снижается до        таллов и некоторые органические вещества. При этом ката-
25,6 ккал/моль и даже до 9,4 ккал/моль в присутствии фер-     литической активностью обладает только определенный
мента сахаразы.                                               участок молекулы фермента – ее активный центр, образую-
      В гетерогенном катализе катализатор обычно пред-        щий с молекулой реагирующего вещества промежуточное
ставляет собой твердое вещество, а участники реакции-         соединение, способное к дальнейшим превращениям. Отли-
жидкости или газы. Реакция протекает на поверхности ка-       чительной чертой ферментов –катализаторов, наряду с их
тализатора, адсорбирующего одно или оба реагирующих           высокой эффективностью, является и резко выраженное
вещества, которые образуют с поверхностью нестойкие           дифференцированное каталитическое действие, что прояв-
промежуточные соединения (химическая адсорбция). Затем        ляется в ускорении только очень узкого круга реакций. Так,
адсорбированные молекулы вступают в целевую реакцию,          время « полупревращения» для реакции разложения моче-
что сопровождается меньшей величиной энергии актива-          вины водой при 250С составляет 109с, а в присутствии фер-
ции. Свойства адсорбированной молекулы в энергетическом       мента уреазы-104с. Отметим, что активность ферментов за-
смысле заметно изменяются и при простой физической ад-        висит в значительной мере от рН среды, концентрации фер-
сорбции, т.е. протекающей без образования промежуточно-       мента и температуры.
го комплекса. В этом случае происходит «разрыхление»,               Комплексное соединение кобальта (витамин В12) не-
ослабление связей у реагирующих веществ, что также при-       обходимо для процессов кроветворения. Металлопорфири-
водит к снижению энергии активации. При гетерогенном          ны железа входят в состав гемоглобина, а также ферментов
(поверхностном) катализе важную роль для активности ка-       каталазы, пероксидазы. Энзимы, гормоны, витамины явля-
тализатора играют свойства поверхности- удельная поверх-      ются активными биокатализаторами в биохимических про-
ность, химический состав поверхностного слоя, его струк-      цессах и участвуют в процессах пищеварения, в различном
тура (неоднородность, существование активных центров) и       биологическом окислении, спиртовом и уксуснокислом
др. С этими факторами часто бывает связана и значительная     брожении и др.
избирательность действия гетерогенных катализаторов.                 Фотохимическими называются реакции, вызванные
      Дополнительные вещества, повышающие активность          действием света, когда активация (состояние с повышенной
катализатора, называются активаторами или промотора-          энергией) одного из реагирующих веществ реализуется в
ми. Вещества, понижающие активность катализаторов, на-        результате поглощения кванта света. Фотохимические про-
зываются каталитическими ядами.                               цессы характерны для тех веществ, которые поглощают

                                                         35   36