Autokatalýza
Autokatalýza je katalýza chemické reakce některým z jejích produktů nebo výchozích látek.
Autokatalýza je jedinečný jev, který se liší od ostatních typů katalýzy: přísně vzato se nejedná o katalýzu v plném smyslu slova, protože podle definice by se množství katalyzátoru nemělo měnit, ale produkt (autokatalyzátor) se hromadí v Systém.
Základní schéma autokatalýzy má tvar:
A + P → 2P
Pak je rychlost dopředné reakce vyjádřena jako:
![{\displaystyle r={\frac {d[P]}{dt}}=k[A][P]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f84eba68ccf1f334102c925b6a05872f0cdbe80e)
Kde r je rychlost reakce, [A], [P] jsou koncentrace, k je rychlostní konstanta.
Pokud reakce probíhá v uzavřeném systému, pak je součet koncentrací A a P v každém okamžiku konstantní a roven součtu počátečních koncentrací: [A] + [P] = [A] o + [P] o . Pomocí tohoto vztahu přepíšeme kinetickou rovnici takto:
![{\displaystyle {\frac {d[P]}{dt}}=k([A]_{0}+[P]_{0}-[P])[P]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/394570bbd335c184ecbc4e2aced9f493be5e99b3)
Tato rovnice má přesné řešení. Pojďme to najít metodou separace proměnných:
, kde t - čas
![{\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)
Řešení splňuje podmínky: [P](0) = [P] o ; [P](∞) = [A] o + [P] o . Graf řešení je sigmoid, což je znak katalytické reakce.
Zpočátku je reakce pomalá, protože. počáteční množství produktu je malé. S postupem reakce a akumulací produktu P se reakční rychlost zvyšuje, dosahuje maxima a začíná klesat se spotřebou A.
V otevřeném systému může být koncentrace složky A udržována konstantní přidáním do reakčního média. Potom [A] = [A] o a řešením rovnice je exponenciální funkce (t je čas):
![{\displaystyle [P]=[P]_{0}e^{[A]_{0}kt))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f4dbb864e717f8bbdccb456ea4962931d7ddbdd4)
Rychlost reakce a koncentrace P se budou zvyšovat, dokud činidlo A vstupuje do systému.
Jedním z nejznámějších příkladů autokatalýzy je oxidace kyseliny šťavelové manganistanem :
2MnO 4 − + 5C204 2− + 16H + = 2Mn2 + + 10CO2 + 8H20 _Tato reakce je katalyzována ionty Mn2 + . Při pokojové teplotě tato reakce probíhá nejprve pomalu, ale jak se produkt katalyzátoru hromadí v roztoku, zrychluje se.
Autokatalýza hraje klíčovou roli v evoluční chemii , protože reakce katalyzovaná vlastními produkty má přednost před reakcemi, které přijímají katalyzátor zvenčí (zejména před nekatalytickými reakcemi), což vytváří podmínky pro přirozený výběr . .
Viz také
 Slovníky a encyklopedie |
|
|---|