Քիմիական ռեակցիայի արագությունը - ռեակցիաներից մեկի ռեակցիաներից մեկի քանակի փոփոխություն ռեակցիայի տարածքի միավորում:

Հետևյալ գործոնները ազդում են քիմիական ռեակցիայի արագության վրա.

• ռեակտիվների բնույթը;
• ռեակտիվների կոնցենտրացիան;
• ռեակտիվների շփման մակերեսը (տարասեռ ռեակցիաներում);
• ջերմաստիճան;
• կատալիզատորների գործողությունը:

Ակտիվ բախման տեսություն թույլ է տալիս բացատրել որոշ գործոնների ազդեցությունը քիմիական ռեակցիայի արագության վրա: Այս տեսության հիմնական դրույթները.

• Արձագանքները տեղի են ունենում, երբ բախվում են ռեակտիվների մասնիկները, որոնք ունեն որոշակի էներգիա:
• Որքան շատ են ռեակտիվի մասնիկները, այնքան դրանք միմյանց ավելի մոտ են, այնքան շատ են բախվելու և արձագանքելու հնարավորությունները:
• Միայն արդյունավետ բախումները հանգեցնում են ռեակցիայի, այսինքն. այնպիսին, որ «հին կապերը» ոչնչացվեն կամ թուլանան, ուստի «նորերը» կարող են ձեւավորվել: Դրա համար մասնիկները պետք է ունենան բավարար էներգիա:
• Ռեակտիվների մասնիկների արդյունավետ բախման համար անհրաժեշտ նվազագույն ավելցուկային էներգիան կոչվում է ակտիվացման էներգիա Еа.
• Քիմիական նյութերի ակտիվությունը դրսեւորվում է դրանց մասնակցությամբ ռեակցիաների ցածր ակտիվացման էներգիայի մեջ: Որքան ցածր է ակտիվացման էներգիան, այնքան բարձր է արձագանքի արագությունը: Օրինակ ՝ կատիոնների և անիոնների միջև եղած ռեակցիաների դեպքում ակտիվացման էներգիան շատ փոքր է, ուստի այդպիսի ռեակցիաները ընթանում են գրեթե ակնթարթորեն:

Ռեակցենտների կոնցենտրացիայի ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա

Ռեակտանտների կոնցենտրացիայի ավելացման հետ մեկտեղ արձագանքման արագությունը մեծանում է: Արձագանքելու համար երկու քիմիական մասնիկներ պետք է իրար մոտենան, ուստի արձագանքի արագությունը կախված է դրանց միջև բախումների քանակից: Տրված ծավալում մասնիկների քանակի աճը հանգեցնում է ավելի հաճախակի բախումների և արձագանքման արագության բարձրացման:

Գազի փուլում ընթացող ռեակցիայի արագության բարձրացումը կհանգեցնի ճնշման աճի կամ խառնուրդի կողմից զբաղեցրած ծավալի նվազման:

1867 թվականին փորձարարական տվյալների հիման վրա նորվեգացի գիտնականներ Կ. Գյուլդբերգը և Պ Վաագեն, և նրանցից անկախ 1865 թ. ՝ ռուս գիտնական Ն.Ի. Բեկետովը ձևակերպեց քիմիական կինետիկայի հիմնական օրենքը ՝ հաստատելով ռեակցիայի արագության կախվածությունը ռեակտանտների կոնցենտրացիայից

Massանգվածային գործողությունների մասին օրենք (ZDM):

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը համամասնական է ռեակցիաների ռեակցիաների հավասարման մեջ իրենց գործակիցներին հավասար ուժեր վերցրած ուժերի մեջ վերցված ռեակտիվների կոնցենտրացիաների արտադրյալին: («Ակտիվ զանգվածը» «կենտրոնացման» ժամանակակից հայեցակարգի հոմանիշն է)

աԱ +bВ \u003dcC +dD,Որտեղ կ- արձագանքի արագության հաստատուն

ZDM- ն իրականացվում է միայն տարրական քիմիական ռեակցիաների համար, որոնք ընթանում են մեկ փուլով: Եթե \u200b\u200bռեակցիան հաջորդաբար անցնում է մի քանի փուլով, ապա ամբողջ գործընթացի ընդհանուր արագությունը որոշվում է դրա ամենադանդաղ մասով:

Արտահայտություններ տարբեր տեսակի արձագանքների տեմպերի համար

ZDM- ն վերաբերում է միատարր ռեակցիաներին: Եթե \u200b\u200bռեակցիան տարասեռ է (ռեակտիվները ագրեգացման տարբեր վիճակներում են), ապա ZDM հավասարման մեջ մտնում են միայն հեղուկ կամ միայն գազային ռեակտիվները, և պինդ ռեակտիվները բացառվում են ՝ ազդելով միայն k կայունության արագության վրա:

Արձագանքի մոլեկուլյարություն Արդյո՞ք տարրական քիմիական գործընթացին մասնակցող մոլեկուլների նվազագույն քանակն է: Մոլեկուլյարության տեսանկյունից տարրական քիմիական ռեակցիաները բաժանվում են մոլեկուլային (A →) և երկմոլեկուլային (A + B); եռմոլեկուլային ռեակցիաները չափազանց հազվադեպ են:

Տարասեռ ռեակցիաների մակարդակը

• Կախված նյութերի շփման մակերեսը, այսինքն նյութերի հղկման աստիճանի, ռեակտիվների խառնման ամբողջականության մասին:
• Որպես օրինակ փայտի այրումը: Մի ամբողջ գերան համեմատաբար դանդաղ է այրվում օդում: Եթե \u200b\u200bփայտի շփման մակերեսը ավելացնեք օդի հետ, կոճղը բաժանելով չիպերի, այրման մակարդակը կաճի:
• Պիրոֆորական երկաթը լցվում է ֆիլտրաթղթի թերթիկի վրա: Ընկնելու ընթացքում երկաթի մասնիկները տաքանում են և թուղթը կրակի վրա դնում:

Temperatureերմաստիճանի ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա

19-րդ դարում հոլանդացի գիտնական Վանթ Հոֆը փորձարարաբար հայտնաբերեց, որ երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 10 ° C- ով, շատ ռեակցիաների տեմպերն աճում են 2-4 անգամ:

Վանթ Հոֆի կանոնը

Յուրաքանչյուր 10 ° C- ի ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում արձագանքի արագությունն աճում է 2-4 անգամ:

Այստեղ γ (հունական «գամմա» տառ) - այսպես կոչված ջերմաստիճանի գործակից կամ Van't Hoff գործակից, արժեքները վերցնում է 2-ից 4-ը:

Յուրաքանչյուր հատուկ ռեակցիայի համար ջերմաստիճանի գործակիցը որոշվում է էմպիրիկ: Այն ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է ջերմաստիճանի յուրաքանչյուր 10 աստիճանով բարձրանում տվյալ քիմիական ռեակցիայի արագությունը (և դրա արագության հաստատունը):

Van't Hoff կանոնը օգտագործվում է արձագանքման արագության հաստատունի փոփոխությունը մոտավոր ջերմաստիճանի բարձրացման կամ նվազման հետ մոտավորելու համար: Շվեդ քիմիկոս Սվանտե Արհենիուսը հաստատեց փոխարժեքի հաստատունի և ջերմաստիճանի ավելի ճշգրիտ կապ.

Քան ավելին E հատուկ արձագանք, պակաս (տվյալ ջերմաստիճանում) կլինի այս արձագանքի արագության հաստատուն k (և արագություն): T– ի աճը հանգեցնում է արագության հաստատունի բարձրացմանը, ինչը բացատրվում է նրանով, որ ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է «էներգետիկ» մոլեկուլների քանակի արագ աճի, որոնք ունակ են հաղթահարելու ակտիվացման արգելքը E a.

Կատալիզատորի ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա

Ռեակցիայի արագությունը հնարավոր է փոխել `օգտագործելով հատուկ նյութեր, որոնք փոխում են ռեակցիայի մեխանիզմը և ուղղորդում այն \u200b\u200bէներգետիկորեն ավելի բարենպաստ ուղու վրա` ավելի ցածր ակտիվացման էներգիաով:

Կատալիզատորներ- սրանք նյութեր են, որոնք մասնակցում են քիմիական ռեակցիայի և բարձրացնում են դրա արագությունը, բայց ռեակցիայի ավարտից հետո դրանք որակապես և քանակապես մնում են անփոփոխ:

Արգելակողներ- նյութեր, որոնք դանդաղեցնում են քիմիական ռեակցիաները:

Կատալիզատոր օգտագործելով քիմիական ռեակցիայի արագությունը կամ դրա ուղղությունը փոխելը կոչվում է կատալիզ .

§ 12. Ֆերմենտային ռեակցիաների ԿԻՆԵՏԻԿԱ

Ֆերմենտային ռեակցիաների կինետիկան գիտություն է ֆերմենտային ռեակցիաների արագությունների, դրանց կախվածությունը տարբեր գործոններից: Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը որոշվում է արձագանքված սուբստրատի կամ արդյունքում առաջացող արձագանքման արտադրանքի քիմիական քանակով `մեկ պայմանով, մեկ միավորի ծավալի համար` որոշակի պայմաններում

որտեղ v ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունն է, սուբստրատի կամ ռեակցիայի արտադրանքի կոնցենտրացիայի փոփոխությունն է, t- ն է ժամանակը:

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը կախված է ֆերմենտի բնույթից, որը որոշում է դրա գործունեությունը: Որքան բարձր է ֆերմենտի ակտիվությունը, այնքան բարձր է արձագանքի արագությունը: Ֆերմենտի ակտիվությունը որոշվում է ֆերմենտի կողմից կատալիզացված ռեակցիայի արագությամբ: Ֆերմենտի ակտիվության չափիչը ֆերմենտի գործունեության մեկ ստանդարտ միավոր է: Ֆերմենտի գործունեության մեկ ստանդարտ միավորը ֆերմենտի քանակն է, որը կատալիզացնում է 1 մկմոլ սուբստրատի փոխարկումը 1 րոպեի ընթացքում:

Ֆերմենտային ռեակցիայի ընթացքում ֆերմենտը (E) փոխազդում է սուբստրատի (S) հետ, արդյունքում առաջանում է ֆերմենտ-ենթաշերտային բարդույթ, որն այնուհետև քայքայվում է ֆերմենտի և ռեակցիայի արտադրանքի (P) արտազատմամբ:

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը կախված է բազմաթիվ գործոններից. Սուբստրատի և ֆերմենտի կոնցենտրացիայից, ջերմաստիճանից, միջավայրի pH- ից, կարգավորող տարբեր նյութերի առկայությունից, որոնք կարող են մեծացնել կամ նվազեցնել ֆերմենտների ակտիվությունը:

Հետաքրքիր է իմանալ: Ֆերմենտները բժշկության մեջ օգտագործվում են տարբեր հիվանդություններ ախտորոշելու համար: Արյան մեջ սրտամկանի վնասման և քայքայման պատճառով սրտամկանի ինֆարկտով կտրուկ աճում է ասպարտատ տրանսամինազի և ալանինի ամինոտրանսֆերազի ֆերմենտների պարունակությունը: Նրանց գործունեության բացահայտումը թույլ է տալիս ախտորոշել այս հիվանդությունը:

Սուբստրատի և ֆերմենտի կոնցենտրացիայի ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա

Եկեք քննարկենք սուբստրատի կոնցենտրացիայի ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա (նկ. 30): Սուբստրատի ցածր կոնցենտրացիաներում փոխարժեքը ուղղակիորեն համամասնական է դրա կոնցենտրացիային. Այնուհետև, կոնցենտրացիայի ավելացման հետ մեկտեղ, ռեակցիայի արագությունն աճում է ավելի դանդաղ, և սուբստրատի շատ բարձր կոնցենտրացիաներում գործակիցը գործնականում անկախ է իր կոնցենտրացիայից և հասնում է առավելագույն արժեքի (V մաքսիմում): Սուբստրատի նման կոնցենտրացիաներում բոլոր ֆերմենտային մոլեկուլները ֆերմենտ-սուբստրատների բարդույթի մաս են կազմում, և ստացվում է ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնների ամբողջական հագեցում, որի պատճառով ռեակցիայի արագությունն այս դեպքում գործնականում անկախ է սուբստրատի կոնցենտրացիայից:

Նկար: 30. Ֆերմենտային ռեակցիայի արագության կախվածությունը սուբստրատի կոնցենտրացիայից

Սուբստրատի կոնցենտրացիայից ֆերմենտի ակտիվության կախվածության գծապատկերը նկարագրված է Միքայելիս-Մենտենի հավասարման միջոցով, որն իր անունն է ստացել հանուն ականավոր գիտնականների `Լ. Միքայլիսի և Մ. Մենտենի, որոնք մեծ ներդրում են ունեցել ֆերմենտային ռեակցիաների կինետիկայի ուսումնասիրության մեջ,

որտեղ v ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունն է. [S] - հիմքի կոնցենտրացիան է. K M - Միքայելիս հաստատուն:

Հաշվի առեք Միքայելիսի հաստատունի ֆիզիկական իմաստը: Եթե \u200b\u200bv \u003d ½ V max, մենք ստանանք K M \u003d [S]: Այսպիսով, Michaelis- ի հաստատունը հավասար է հիմքի կոնցենտրացիային, որի դեպքում արձագանքի արագությունը առավելագույնի կեսն է:

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը նույնպես կախված է ֆերմենտի կոնցենտրացիայից (նկ. 31): Այս հարաբերությունները պարզ են:

Նկար: 31. Ֆերմենտի կոնցենտրացիայից ֆերմենտային ռեակցիայի արագության կախվածությունը

Temperatureերմաստիճանի ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանային կախվածությունը ներկայացված է Նկարում: 32

Նկար: 32. Ֆերմենտային ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից:

Lowածր ջերմաստիճաններում (մինչև մոտ 40-50 ° C) յուրաքանչյուր 10 ° C- ի համար ջերմաստիճանի բարձրացումը, համաձայն Van't Hoff կանոնի, ուղեկցվում է քիմիական ռեակցիայի արագության աճով 2-ից 4 անգամ: 55-60 ° C- ից բարձր բարձր ջերմաստիճանում ֆերմենտի ակտիվությունը կտրուկ նվազում է դրա ջերմային denaturation- ի պատճառով, և, որպես հետեւանք, նկատվում է ֆերմենտային ռեակցիայի արագության կտրուկ անկում: Ֆերմենտների առավելագույն ակտիվությունը սովորաբար դիտվում է 40 - 60 o C սահմաններում: Theերմաստիճանը, որով ֆերմենտի ակտիվությունը առավելագույնն է, կոչվում է ջերմաստիճանի օպտիմալ: Thermերմաֆիլային միկրոօրգանիզմների ֆերմենտների համար օպտիմալ ջերմաստիճանը բարձր ջերմաստիճանների շրջանում է:

PH- ի ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա

Ֆերմենտային գործունեության pH- ից կախվածության գծապատկերը ներկայացված է Նկարում: 33

Նկար: 33. pH- ի ազդեցությունը ֆերմենտային ռեակցիայի արագության վրա

PH- ից կախվածության գծապատկերը զանգակաձև է: Կոչվում է pH արժեք, որով ֆերմենտի ակտիվությունը առավելագույնն է pH օպտիմալ ֆերմենտ Տարբեր ֆերմենտների համար օպտիմալ pH արժեքները տատանվում են լայն սահմաններում:

Ֆերմենտային ռեակցիայի pH- ից կախվածության բնույթը որոշվում է նրանով, որ այս ցուցանիշը ազդում է.

ա) կատալիզում ներգրավված ամինաթթուների մնացորդների իոնացում,

բ) սուբստրատի իոնացում,

գ) ֆերմենտի և նրա ակտիվ կենտրոնի կառուցվածք:

Ֆերմենտի արգելակումը

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը կարող է կրճատվել կոչված մի շարք քիմիական նյութերի գործողությամբ ինհիբիտորներ... Որոշ ինհիբիտորներ թունավոր նյութեր են մարդու համար, օրինակ ՝ ցիանիդները, իսկ մյուսներն օգտագործվում են որպես դեղամիջոցներ:

Արգելակիչները կարող են դասակարգվել երկու հիմնական տիպի. անշրջելի և շրջելի... Անդառնալի ինհիբիտորները (I) կապվում են ֆերմենտի հետ `կազմելով բարդույթ, որի տարանջատումը ֆերմենտի գործունեության վերականգնմամբ անհնար է.

Անդառնալի արգելակիչի օրինակ է դիիսոպրոպիլ ֆտորոֆոսֆատը (DPP): DPP- ն արգելակում է ացետիլխոլինեստերազ ֆերմենտը, որը կարեւոր դեր է խաղում նյարդային ազդակների փոխանցման գործում: Այս ինհիբիտորը փոխազդում է ֆերմենտի ակտիվ կայքի սերինի հետ ՝ դրանով իսկ արգելափակելով վերջինիս գործունեությունը: Արդյունքում, գործընթացների կարողությունը թուլանում է նյարդային բջիջներ նեյրոնները վարում են նյարդային ազդակ... DFF- ն առաջին նյարդային գործակալներից է: Դրա հիման վրա ստեղծվել են մի շարք համեմատաբար ոչ թունավոր մարդկանց և կենդանիների համար: միջատասպաններ -նյութեր թունավոր միջատների համար:

Անշրջելի ինհիբիտորները, ի տարբերություն անշրջելիների, կարող են հեշտությամբ առանձնացվել ֆերմենտից որոշակի պայմաններում: Միևնույն ժամանակ, վերջինիս գործունեությունը վերականգնվում է.

Վերադարձելի արգելակիչների շարքում կան մրցակցային և անմրցունակ ինհիբիտորներ:

Մրցակցային արգելակիչը, լինելով սուբստրատի կառուցվածքային անալոգ, փոխազդում է ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնի հետ և դրանով արգելափակում է սուբստրատի մուտքը ֆերմենտ: Այս դեպքում արգելիչը չի ենթարկվում քիմիական վերափոխումների և անդառնալիորեն կապվում է ֆերմենտի հետ: EI բարդույթի տարանջատումից հետո ֆերմենտը կարող է կապվել կամ սուբստրատին և փոխակերպել այն, կամ էլ արգելակիչին (նկ. 34): Քանի որ և՛ սուբստրատը, և՛ արգելակիչը մրցում են ակտիվ վայրում տեղ գտնելու համար, այս արգելքը կոչվում է մրցունակ:

Նկար: 34. Մրցակցային արգելակիչի գործողության մեխանիզմ:

Բժշկության մեջ օգտագործվում են մրցակցային արգելակները: Պայքարելու համար վարակիչ հիվանդություններ նախկինում սուլֆա դեղերը լայնորեն օգտագործվում էին: Դրանք կառուցվածքով մոտ են para-aminobenzoic թթու (PABA), աճի էական գործոն շատ պաթոգեն բակտերիաների համար: PABK- ը նախորդն է ֆոլաթթու, որը ծառայում է որպես կոֆակտոր մի շարք ֆերմենտների համար: Սուլֆանիլամիդի պատրաստուկները գործում են որպես ֆերմենտների մրցակցային արգելակիչ PABA- ից ֆոլաթթու սինթեզի համար և դրանով իսկ խանգարում պաթոգեն բակտերիաների աճին և վերարտադրմանը:

Կառուցվածքային առումով, ոչ մրցակցային ինհիբիտորները նման չեն սուբստրատին և EI- ի ձևավորման ժամանակ նրանք փոխազդում են ոչ թե ակտիվ կենտրոնի, այլ ֆերմենտի մեկ այլ կայքի հետ: Արգելակիչի փոխազդեցությունը ֆերմենտի հետ հանգեցնում է վերջինիս կառուցվածքի փոփոխության: EI համալիրի ձևավորումը հետադարձելի է. Հետևաբար, դրա քայքայումից հետո ֆերմենտը կրկին ի վիճակի է հարձակվել սուբստրատի վրա (նկ. 35):

Նկար: 35. Ոչ մրցակցային ինհիբիտորի գործողության մեխանիզմ

Yanիանիդ CN - կարող է հանդես գալ որպես ոչ մրցակցային արգելակիչ: Այն կապվում է մետաղական իոնների հետ, որոնք պրոթեզավորված խմբերի մաս են կազմում և խանգարում են այդ ֆերմենտների գործունեությանը: Cիանիդով թունավորումը չափազանց վտանգավոր է: Դրանք կարող են ճակատագրական լինել:

Ալոստրետիկ ֆերմենտներ

«Ալլոստերիկ» տերմինը գալիս է հունարեն allo - այլ, ստերեո - սյուժե բառերից: Այսպիսով, ալոստերային ֆերմենտները, ակտիվ կենտրոնի հետ մեկտեղ, ունեն ևս մեկ կենտրոն, որը կոչվում է ալոստերիկ կենտրոն (նկ. 36): Նյութերը, որոնք կարող են փոխել ֆերմենտների գործունեությունը, կապվում են ալոստերային կենտրոնի հետ, այդ նյութերը կոչվում են ալոստերային էֆեկտորներ... Էֆեկտորները դրական են ՝ ակտիվացնում են ֆերմենտը, իսկ բացասականները ՝ արգելակող, այսինքն. նվազեցնելով ֆերմենտի գործունեությունը: Որոշ ալոստերային ֆերմենտներ կարող են ազդել երկու կամ ավելի էֆեկտորների կողմից:

Նկար: 36. Ալլոստերային ֆերմենտի կառուցվածքը:

Մուլտենզիմային համակարգերի կարգավորում

Որոշ ֆերմենտներ գործում են համաձայնեցված ՝ միավորվելով բազմաֆերմենտային համակարգերի մեջ, որոնցում յուրաքանչյուր ֆերմենտ կատալիզացնում է նյութափոխանակության ուղու որոշակի փուլ.

Մուլտենզիմային համակարգում կա մի ֆերմենտ, որը որոշում է ռեակցիաների ամբողջ հաջորդականության արագությունը: Այս ֆերմենտը սովորաբար ալոստերային է և տեղակայված է նյութափոխանակության ուղու սկզբում: Այն ունակ է ստանալ տարբեր ազդանշաններ ՝ ինչպես մեծացնելով, այնպես էլ նվազեցնել կատալիզացված ռեակցիայի տեմպը ՝ դրանով իսկ կարգավորելով ամբողջ գործընթացի արագությունը:

Արագ արձագանք որոշվում է ռեակտանտներից մեկի մոլային կոնցենտրացիայի փոփոխությամբ.

V \u003d ± ((С 2 - С 1) / (t 2 - t 1)) \u003d ± (DC / Dt)

Որտեղ C 1 և C 2 նյութերի մոլային կոնցենտրացիան են համապատասխանաբար t 1 և t 2 ժամանակներում (նշան (+) - եթե արագությունը որոշվում է արձագանքման արտադրանքով, նշանը (-) - սկզբնական նյութով):

Ռեակցիաները տեղի են ունենում այն \u200b\u200bժամանակ, երբ ռեակտանտների մոլեկուլները բախվում են: Դրա արագությունը որոշվում է բախումների քանակով և հավանականությամբ, որ դրանք կհանգեցնեն վերափոխման: Բախումների քանակը որոշվում է ռեակտիվների կոնցենտրացիաներով, իսկ ռեակցիայի հավանականությունը որոշվում է բախվող մոլեկուլների էներգիայով:
Քիմիական ռեակցիաների արագության վրա ազդող գործոններ:
1. Արձագանքող նյութերի բնույթը: Կարևոր դեր են խաղում քիմիական կապերի բնույթը և ռեակտիվների մոլեկուլների կառուցվածքը: Արձագանքներն ընթանում են ավելի քիչ ուժեղ կապերի ոչնչացման և ավելի ուժեղ կապերով նյութերի առաջացման ուղղությամբ: Այսպիսով, H2 և N 2 մոլեկուլներում կապանքները կոտրելու համար պահանջվում է բարձր էներգիա: այդպիսի մոլեկուլները շատ ռեակտիվ չեն: Խիստ բևեռային մոլեկուլների (HCl, H 2 O) կապերը կոտրելու համար ավելի քիչ էներգիա է պահանջվում, իսկ արձագանքի արագությունը շատ ավելի բարձր է: Էլեկտրոլիտային լուծույթներում իոնների միջեւ ռեակցիաները գրեթե ակնթարթային են:
Օրինակներ
Ֆտորը ջրածնի հետ արձագանքում է պայթյունավտանգորեն սենյակային ջերմաստիճանում, բրոմը ջրածնի հետ արձագանքում է դանդաղ և տաքացնելիս:
Կալցիումի օքսիդը եռանդով արձագանքում է ջրի հետ ՝ ջերմություն արձակելով; պղնձի օքսիդ - չի արձագանքում:

2. Համակենտրոնացում: Կոնցենտրացիայի ավելացման հետ (մասնիկների քանակը մեկ միավորի ծավալում) ավելի հաճախ տեղի են ունենում արձագանքող նյութերի մոլեկուլների բախումներ ՝ արձագանքի արագությունը մեծանում է:
Massանգվածային գործողությունների օրենք (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
Քիմիական ռեակցիայի արագությունը ուղիղ համեմատական \u200b\u200bէ ռեակտիվների կոնցենտրացիայի արտադրանքին:

AA + bB +. ... ... ®: ... ...

• [A] a [B] b: ... ...

Արձագանքի արագության հաստատուն k- ն կախված է ռեակտիվների, ջերմաստիճանի և կատալիզատորի բնույթից, բայց կախված չէ ռեակտիվների կոնցենտրացիայից:
Տեմպի հաստատունի ֆիզիկական իմաստն այն է, որ այն հավասար է ռեակցիաների ռեակցիաների միավորի կոնցենտրացիայի արձագանքի արագությանը:
Տարասեռ ռեակցիաների համար պինդ փուլի կոնցենտրացիան ներառված չէ արձագանքի արագության արտահայտության մեջ:

3. երմաստիճանը: Յուրաքանչյուր 10 ° C ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում ռեակցիայի արագությունն աճում է 2-4 անգամ (Van't Hoff- ի կանոն): T 1-ից t 2-ի ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում ռեակցիայի արագության փոփոխությունը կարելի է հաշվարկել բանաձևով.

		(տ 2 - տ 1) / 10
Vt 2 / Vt 1	\u003d գ

(որտեղ Vt 2 և Vt 1 են համապատասխանաբար արձագանքման տեմպերը t 2 և t 1 ջերմաստիճանում; g - այս արձագանքի ջերմաստիճանի գործակիցը):
Van't Hoff կանոնը կիրառելի է միայն նեղ ջերմաստիճանի սահմաններում: Ավելի ճշգրիտ է Արրենիուսի հավասարումը.

• e -Ea / RT

Որտեղ
Ա - հաստատուն, կախված արձագանքող նյութերի բնույթից.
R- ը գազի ունիվերսալ հաստատունն է.

Ea- ն ակտիվացման էներգիան է, այսինքն. այն էներգիան, որը պետք է ունենա բախվող մոլեկուլները, որպեսզի բախումը հանգեցնի քիմիական վերափոխման:
Քիմիական ռեակցիայի էներգետիկ դիագրամ:

Էկզոթերմիկ ռեակցիա	Էնդոթերմիկ ռեակցիա

A - ռեակտիվներ, B - ակտիվացված բարդ (անցումային վիճակ), C - ապրանքներ:
Որքան բարձր է ակտիվացման էներգիան Ea, այնքան մեծանում է արձագանքի արագությունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ:

4. Ռեակտիվների շփման մակերեսը: Տարասեռ համակարգերի համար (երբ նյութերը հավաքվում են տարբեր վիճակներում), որքան մեծ է շփման մակերեսը, այնքան արագ է ընթանում արձագանքը: Պինդ մարմինների մակերեսը կարող է ավելացվել դրանց մանրացման միջոցով, իսկ լուծվող նյութերի համար ՝ լուծարման միջոցով:

5. Կատալիզացիա: Ռեակցիայի մասնակցող և դրա արագությունը մեծացնող նյութերը `ռեակցիայի ավարտին անփոփոխ մնալով, կոչվում են կատալիզատորներ: Կատալիզատորների գործողության մեխանիզմը կապված է միջանկյալ միացությունների առաջացման հետևանքով ռեակցիայի ակտիվացման էներգիայի նվազման հետ: Երբ միատարր կատալիզ ռեակտիվները և կատալիզատորը կազմում են մեկ փուլ (գտնվում են միաձուլման նույն վիճակում), երբ տարասեռ կատալիզ - տարբեր փուլեր (գտնվում են հավաքագրման տարբեր վիճակներում): Որոշ դեպքերում հնարավոր է կտրուկ դանդաղեցնել անցանկալի քիմիական պրոցեսների ընթացքը ՝ արձագանքող միջավայրին արգելակներ ավելացնելով ( բացասական կատալիզ").

Քիմիական վերափոխումների առաջացման մեխանիզմները և դրանց արագությունները ուսումնասիրվում են քիմիական կինետիկայի միջոցով: Քիմիական գործընթացները ժամանակին տեղի են ունենում տարբեր տեմպերով: Դրանցից ոմանք տեղի են ունենում արագ, գրեթե ակնթարթորեն, իսկ մյուսների համար շատ երկար ժամանակ է պահանջվում շարունակել:

Հետադարձ կապի հետ

Արագ արձագանք - ռեակտիվների սպառման արագությունը (դրանց կոնցենտրացիան նվազում է) կամ արձագանքման արտադրանքները կազմվում են միավորի ծավալով:

Գործոններ, որոնք կարող են ազդել քիմիական ռեակցիայի արագության վրա

Հետևյալ գործոնները կարող են ազդել, թե որքան արագ է տեղի ունենում քիմիական փոխազդեցությունը.

• նյութերի կոնցենտրացիան;
• ռեակտիվների բնույթը;
• ջերմաստիճան;
• կատալիզատորի առկայություն;
• ճնշում (գազային միջավայրում ռեակցիաների համար):

Այսպիսով, փոխելով քիմիական գործընթացի որոշակի պայմաններ, հնարավոր է ազդել, թե որքան արագ կընթանա գործընթացը:

Քիմիական փոխազդեցության գործընթացում արձագանքող նյութերի մասնիկները բախվում են միմյանց: Նման համընկնումների քանակը համամասնական է արձագանքող խառնուրդի ծավալի նյութերի մասնիկների քանակին և, հետեւաբար, համամասնական է ռեակտիվների մոլային կոնցենտրացիաներին:

Զանգվածային գործողությունների մասին օրենք նկարագրում է արձագանքի արագության կախվածությունը փոխազդող նյութերի մոլային կոնցենտրացիաներից:

Տարրական ռեակցիայի համար (A + B → ...) այս օրենքը արտահայտվում է բանաձևով.

υ \u003d k ∙ С A ∙ С B,

որտեղ k - փոխարժեքի հաստատուն է; C A և C B - ռեագենտների մոլային կոնցենտրացիաներ, A և B:

Եթե \u200b\u200bարձագանքող նյութերից մեկը գտնվում է պինդ վիճակում, ապա փոխազդեցությունը տեղի է ունենում միջերեսում, և այդ պատճառով պինդ նյութի կոնցենտրացիան ներառված չէ գործող զանգվածների կինետիկ օրենքի հավասարման մեջ: Որպեսզի հասկանանք փոխարժեքի ֆիզիկական իմաստը, անհրաժեշտ է վերցնել C, A և C B հավասար 1-ին: Այնուհետև պարզ է դառնում, որ փոխարժեքի հաստատունը հավասար է ռեակտիվի կոնցենտրացիաների ռեակցիայի արագությանը հավասար է միասնությանը:

Ռեակտիվների բնույթը

Քանի որ փոխազդեցության գործընթացում արձագանքող նյութերի քիմիական կապերը ոչնչացվում են և առաջանում են ռեակցիայի արտադրանքի նոր կապեր, կարևոր դեր է ունենալու միացությունների արձագանքման մեջ ներգրավված կապերի բնույթը և արձագանքող նյութերի մոլեկուլների կառուցվածքը:

Ռեակտիվների շփման մակերեսային տարածք

Նման բնութագիրը, ինչպիսին է պինդ ռեակտիվների շփման մակերեսը, երբեմն բավականին զգալիորեն ազդում է արձագանքի ընթացքի վրա: Կոշտ նյութը հղկելը թույլ է տալիս մեծացնել ռեակտիվների շփման մակերեսը, հետևաբար արագացնել գործընթացը: Լուծվող նյութերի շփման տարածքը հեշտությամբ ավելանում է նյութը լուծարելու միջոցով:

Ռեակցիայի ջերմաստիճանը

Theերմաստիճանի բարձրացման հետ միասին բախվող մասնիկների էներգիան կբարձրանա. Ակնհայտ է, որ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ քիմիական գործընթացն ինքնին կարագանա: Աղյուսակում բերված տվյալները կարելի է համարել այն օրինակելի օրինակ, թե ինչպես է ջերմաստիճանի բարձրացումը ազդում նյութերի փոխազդեցության գործընթացի վրա:

Աղյուսակ 1. temperatureերմաստիճանի փոփոխության ազդեցությունը ջրի առաջացման արագության վրա (О 2 + 2Н 2 → 2Н 2 О)

Քանակական նկարագրության համար, թե ինչպես ջերմաստիճանը կարող է ազդել նյութերի փոխազդեցության տեմպի վրա, օգտագործվում է Van't Hoff կանոնը: Վանթ Հոֆի կանոնն այն է, որ երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 10 աստիճանով, արագացումը տեղի է ունենում 2-4 անգամ:

Van't Hoff կանոնը նկարագրող մաթեմատիկական բանաձեւը հետևյալն է.

Որտեղ γ - քիմիական ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է (γ \u003d 2−4):

Բայց Արրենիուսի հավասարումը շատ ավելի ճշգրիտ է նկարագրում արագության հաստատունի ջերմաստիճանային կախվածությունը.

Որտեղ R- ը գազի ունիվերսալ հաստատունն է, A- ն `ռեակցիայի տեսակից որոշվող գործոն է, E- ն` ակտիվացման էներգիան:

Ակտիվացման էներգիան այն էներգիան է, որը մոլեկուլը պետք է ձեռք բերի, որպեսզի տեղի ունենա քիմիական վերափոխում: Այսինքն ՝ դա մի տեսակ էներգետիկ արգելք է, որը պետք է հաղթահարել մոլեկուլների կողմից, որոնք բախվում են ռեակցիայի ծավալում, կապերը վերաբաշխելու համար:

Ակտիվացման էներգիան կախված չէ արտաքին գործոններից, այլ կախված է նյութի բնույթից: Ակտիվացման էներգիայի արժեքը մինչև 40-50 կJ / մոլ թույլ է տալիս նյութերին բավականին ակտիվորեն արձագանքել միմյանց: Եթե \u200b\u200bակտիվացման էներգիան գերազանցում է 120 կJ / մոլը, ապա նյութերը (նորմալ ջերմաստիճանում) շատ դանդաղ կանդրադառնան: Երմաստիճանի փոփոխությունը հանգեցնում է ակտիվ մոլեկուլների քանակի փոփոխության, այսինքն ՝ մոլեկուլների, որոնք հասել են ակտիվացման էներգիայի ավելի մեծ էներգիայի, ուստի ունակ են քիմիական վերափոխումների:

Կատալիզատորի գործողություն

Կատալիզատորը նյութ է, որը կարող է արագացնել գործընթացը, բայց չի մտնում դրա արտադրանքի մեջ: Կատալիզը (քիմիական վերափոխման արագացում) բաժանվում է · միատարր, · տարասեռ: Եթե \u200b\u200bռեակտիվները և կատալիզատորը միաձուլման նույն վիճակում են, ապա կատալիզը կոչվում է միատարր, եթե տարբեր է, ապա տարասեռ: Կատալիզատորների գործողության մեխանիզմները բազմազան են և բավականին բարդ: Բացի այդ, հարկ է նշել, որ կատալիզատորները բնութագրվում են գործողության ընտրողականությամբ: Այսինքն ՝ միեւնույն կատալիզատորը, չնայած արագացնում է մեկ արձագանքը, կարող է ոչ մի կերպ չփոխել մյուսի արագությունը:

Նշում

Եթե \u200b\u200bգազային նյութերը մասնակցում են վերափոխմանը, ապա համակարգում ճնշման փոփոխությունը կազդի գործընթացի արագության վրա ... Սա այն պատճառովոր գազային ռեակտիվների համար ճնշման փոփոխությունը հանգեցնում է կոնցենտրացիայի փոփոխության:

Քիմիական ռեակցիայի արագության փորձնական որոշում

Փորձնականորեն հնարավոր է որոշել քիմիական վերափոխման տեմպը ՝ տվյալներ ստանալու միջոցով, թե ինչպես է փոխվում արձագանքող նյութերի կամ ապրանքների կոնցենտրացիան մեկ միավորի ընթացքում: Նման տվյալների ստացման մեթոդները բաժանվում են

• քիմիական,
• ֆիզիկական և քիմիական:

Քիմիական մեթոդները պարզ են, մատչելի և ճշգրիտ: Նրանց օգնությամբ փոխարժեքը որոշվում է ուղղակիորեն չափելով ռեակտիվների կամ արտադրանքի նյութի կոնցենտրացիան կամ քանակը: Դանդաղ արձագանքի դեպքում նմուշներ են վերցվում `վերահսկելու համար, թե ինչպես է ռեակտիվը սպառում: Դրանից հետո որոշվում է նմուշում ռեակտիվի պարունակությունը: Հերթական պարբերականությամբ նմուշներ վերցնելով ՝ հնարավոր է տվյալներ ձեռք բերել փոխազդեցության ընթացքում նյութի քանակի փոփոխության վերաբերյալ: Վերլուծության ամենատարածված տեսակներն են `տիտրաչափությունը և ձգաչափությունը:

Եթե \u200b\u200bռեակցիան արագ է ընթանում, ապա նմուշ վերցնելու համար այն պետք է դադարեցվի: Դա կարելի է անել հովացման միջոցով, կատալիզատորի կտրուկ հեռացում, դուք կարող եք նաև կատարել նոսրացում կամ ռեակտիվներից մեկը տեղափոխել ոչ ակտիվ վիճակ:

Modernամանակակից փորձարարական կինետիկայում ֆիզիկաքիմիական վերլուծության մեթոդներն օգտագործվում են ավելի հաճախ, քան քիմիականները: Նրանց օգնությամբ դուք կարող եք դիտել նյութերի կոնցենտրացիայի փոփոխությունը իրական ժամանակում: Այս դեպքում ռեակցիան դադարեցնելու և նմուշներ վերցնելու անհրաժեշտություն չունի:

Ֆիզիկաքիմիական մեթոդները հիմնված են ֆիզիկական հատկության չափման վրա, որը կախված է համակարգում որոշակի բարդության քանակական պարունակությունից և ժամանակի ընթացքում փոփոխվում է: Օրինակ, եթե գազերը մասնակցում են ռեակցիայի մեջ, ապա այդ հատկությունը կարող է լինել ճնշում: Նրանք չափում են նաև էլեկտրական հաղորդունակությունը, բեկման ինդեքսը, նյութերի կլանման սպեկտրները:

Հարց 1. Ո՞ր նյութերն են կոչվում կատալիզատոր:

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը փոխող նյութերը, որոնք մնում են անփոփոխ դրա վերջում, կոչվում են կատալիզատորներ:

Հարց 2. Ի՞նչ դեր են խաղում ֆերմենտները բջիջում:

Ֆերմենտները կենսաբանական կատալիզատորներ են, որոնք արագացնում են կենդանի բջիջում քիմիական ռեակցիաները: Որոշ ֆերմենտների մոլեկուլները բաղկացած են միայն սպիտակուցներից, մյուսները պարունակում են սպիտակուց և ոչ սպիտակուցային բնույթի միացություն (օրգանական ՝ կոենսիմ կամ անօրգանական ՝ տարբեր մետաղների իոններ): Ֆերմենտները խիստ հատուկ են. Յուրաքանչյուր ֆերմենտ կատալիզացնում է որոշակի տիպի ռեակցիաներ, որոնցում ներգրավված են ենթատեսակի որոշակի տիպի մոլեկուլներ:

Հարց 3. Ո՞ր գործոնները կարող են ազդել ֆերմենտային ռեակցիաների արագության վրա:

Ֆերմենտային ռեակցիաների արագությունը մեծապես կախված է ֆերմենտի կոնցենտրացիայից, նյութի բնույթից, ջերմաստիճանից, ճնշումից և միջավայրի (թթվային կամ ալկալային) արձագանքից:

Շատ ֆերմենտներում, որոշակի պայմաններում, օրինակ, որոշակի նյութերի մոլեկուլների առկայության դեպքում ակտիվ կենտրոնի կազմաձևը փոխվում է, ինչը նրանց թույլ է տալիս ապահովել ամենամեծ ֆերմենտային ակտիվություն:

Հարց 4. Ինչու են ֆերմենտների մեծ մասը կորցնում իրենց կատալիտիկ հատկությունները բարձր ջերմաստիճանում:

Շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանը, որպես կանոն, առաջացնում է սպիտակուցի denaturation, այսինքն `դրա բնական կառուցվածքի խախտում: Հետեւաբար, բարձր ջերմաստիճաններում ֆերմենտների մեծ մասը կորցնում է կատալիտիկ հատկությունները:

Հարց 5. Ինչու՞ վիտամինների պակասը կարող է խանգարումներ առաջացնել մարմնի կենսական գործընթացներում:

Շատ վիտամիններ հայտնաբերվում են ֆերմենտների մեջ: Հետեւաբար, մարմնում վիտամինների պակասը հանգեցնում է բջիջներում ֆերմենտների գործունեության թուլացմանը, և, հետևաբար, կարող է խանգարումներ առաջացնել կենսական գործընթացներում:

1.8. Կենսաբանական կատալիզատորներ

4.3 (86.15%) 52 ձայն

Որոնվել է այս էջում ՝

• ինչ դեր են խաղում բջիջում ֆերմենտները
• ինչ նյութեր են կոչվում կատալիզատորներ
• ինչու ֆերմենտների մեծ մասը բարձր ջերմաստիճանում
• ինչ գործոններ կարող են ազդել ֆերմենտային ռեակցիաների արագության վրա
• ինչու են բարձր ջերմաստիճանում ֆերմենտների մեծ մասը կորցնում