Cтраница 2
По сравнению с неорганическими катализаторами ферменты обладают значительно большей специфичностью действия. Некоторые ферменты катализируют превращение практически только одного какого-либо вещества. Например, фермент глюкозооксида-за, получаемый из плесневых грибов различных видов, специфически окисляет p - D-глюкозу до глюко-новой кислоты и почти не действует на другие моносахариды. Многие ферменты действуют только на определенный вид химической связи. Например, фермент пепсин гидролизует пептидные связи в молекулах белка, образованные только ароматическими аминокислотами. Наименьшую специфичность обнаруживают ферменты, которые катализируют опреде -; ленные группы реакций. [16]
![]() |
Изменение энергии системы в процессе химической реакциа. [17] |
По сравнению с неорганическими катализаторами ферменты обладают более сильным действием. Так, для разложения перекиси водорода на воду - и кислород без катализатора требуется энергия активации 18000 кал. Для гидролиза белка казеина соляной кислотой необходимо 20 600 кал. [18]
В процессе Филлипс применяется полностью неорганический катализатор. [19]
![]() |
Значения А и п в уравнении катализа КАиап для перхлората аммония. [20] |
Нижняя граница катализа для органических и неорганических катализаторов совпадает. [21]
Известно, что на неорганических катализаторах осуществляются одновременно с участием одних и тех же исходных веществ многие альтернативные химические реакции. Так, например, спирты подвергаются частично дегидратации до углеводородов и дегидрированию до альдегидов, причем обе реакции идут параллельно на одной и той же каталитической поверхности, хотя и с различной скоростью. Ферменты в этом отношении качественно отличны от обычных катализаторов: они направляют в каждом частном случае реакцию всегда строго по одному руслу. Здесь их специфичность является абсолютной, хотя в других отношениях, например в выборе субстратов, вовлекаемых в реакцию, специфичность ( или избирательность) ферментов относительна. Каждый из них способен действовать на целую гамму различных субстратов, вовлекая их в химические превращения. [22]
Таким образом, даже для простейших неорганических катализаторов, взятых в кристаллическом виде, существует не только валентный механизм, но смешанный валентно-энергетический. Это существенно расширяет первоначальное представление о безраз-личном отношении атомных металлических ансамблей к носителям, на которых они адсорбированы. Представления теории активных ансамблей остаются вполне справедливыми для инертных носителей типа окислов, углей, но не для собственной кристаллической решетки. Для кристаллической решетки самого катализатора энергетический катализ или автоактивация превращаются в ярко выраженный каталитический эффект, способный при достаточно экзотермических реакциях повышать эффективность активных центров в десятки и сотни раз. Даже если допустить, что активны все атомы поверхности платиновой черни при разложении НдС, рассчитанная активность в 20 - 40 раз меньше экспериментальной. Главную роль играет повышение производительности каждого активного центра за счет выделяющейся энергии реакции. Вместе с тем не исключается возможность, что некоторые более слабо связанные атомы решетки сами приобретают каталитическую активность в результате энергетического возбуждения. [23]
Стереонаправленное действие моделей ферментов - органических и неорганических катализаторов - обнаруживается прежде всего с воздействия их на оптические антиподы в рацемате. [24]
Эта же зависимость охватывает и активность неорганических катализаторов при экзотермических реакциях. [25]
Скорость реакций, идущих в присутствии неорганических катализаторов, возрастает с повышением температуры. Многие из этих реакций при комнатной температуре идут чрезвычайно медленно и делаются заметными только при повышении температуры до 100 С и выше. Так, крахмал быстро гидролизуется в присутствии соляной кислоты только при кипячении. Наиболее благоприятной температурой для действия большинства ферментов, находящихся в организме человека, является температура 35 - 40 С. При повышении температуры сверх этого предела активность ферментов понижается, так как ферменты начинают разрушаться. Понижение температуры ниже указанного оптимума не ведет к повреждению ферментов, однако скорость реакции в этом случае также снижается, причиной чего является понижение реакционной способности молекул. [26]
Таким образом, даже в случае простейших неорганических катализаторов, взятых в кристаллическом виде, мы часто имеем не чисто валентный механизм, но смешанный валентно-энергетический. Только пересадка активного центра с кристаллической решетки на инертный носитель позволяет выявить дуалистическую валентно-энергетическую природу гетерогенного катализа и дифференцировать оба типа активации. Этот факт с новой стороны доказывает отсутствие кристаллической фазы катализатора на носителях при достаточных разведениях слоя, так как иначе зависимость активности от 2реакц нанесенных и поликристаллических катализаторов была бы одинакова. [27]
Изучению кинетики окисления углеродистых отложений да неорганических катализаторах кислородом воздуха посвящено большое число работ [33, 43-45, 47-53], решивших ряд важных технологических проблем регенерации промышленных катализаторов. [28]
Кинетические методы применяют не только для определения неорганических катализаторов. Ими широко пользуются также для определения органических катализаторов, обычно называемых ферментами или энзимами. [29]
Обладая многими свойствами, сходными со свойствами неорганических катализаторов, ферменты характеризуются рядом особенностей, к которым следует отнести термолабильность, большую зависимость их активности от рН среды, высокую специфичность ( как групповую, так и индивидуальную, включая стереохимическую), огромную эффективность каталитического действия и др. Протекает ферментативный катализ с большой скоростью и в мягких условиях. [30]