Жоспары:
- Гетерогендік катализ теориялары.
- Ферментативті катализ, ферменттер.
- Ферментативті катализдің ерекшеліктері.
Лекция мәтіні
Гетерогендік катализ теорияларының катализдің себебі мен механизмін түсінуде тәжірибе санымен ашылған 2 жалпы тұжырымның маңызы ерекше.
- Катализ әрекеттесуші заттардың катализатор бетіндегі адсорбцияланумен байланысты.
- Каталитикалық реакцияларда катализатордың бүкіл беті емес, активті орталық деп аталатын азғантай бөлігі ғана қатысады.
Адсорбция гетерогенді катализдің маңызды кезеңдеінің бірі. Адсорбция кезінде катализатор бетінде әрекеттесуші молекуланың құрылымдық энергетикалық күйлерінде бірталай өзгерістер болып, олардың реакция қабілеттілігі өзгереді. Бұл кезде молекулалар деформацияланып, олардағы химиялық байланыстар әлсірейді. Сөйтіп, катализатордың бетіндегі адсорбциялық күш өзгерісіне түскен молекулада хемосорбция процесі жүреді.
Қазіргі уақытта катализатордың активті орталығын және жалпы гетерогенді катализ құбылысын түсіндіретін бірнеше теориялар бар. Олардың ішіндегі ең негізделгендеріне А.А. БАландиннің «мультифлетті» теориясы, М.И.Кобузевтің«Активті ансамбльдер» теориясы , С.З. Рогинскийдің «Электрлік химиялық» теориясы жатады.
Мультифлетті теорияның негізінде катализатор бетінің актицті учаскелеріндегі атомның орналасуы мен әрекеттесуші молекулалардың құрылымының сәйкестігі жатыр.
Мультифлет деп аталатын активті ортаның дұрыс геометриялық конфигурациясы болады, ол катализатордың кристалдық торларына байланысты болады. Адсорбция молекула осындай мультифлетке оның индекс топтары мультифлеттің әртүрлі атоммен байланыстыратындай болып отырады. Нәтижесінде адсорбцияланған молекуласының деформациясы жүреді.
Активті ансамбльдер теориясы бойынша каталитикалық белсенділік танытқан бірнеше атомнан тұратын кристалдық емес аморфты түзілімдер болып табылады. Осы атомдар кіші топтарға, ансамбльдерге (2-3 атом) бірігіп активті орталықтар түзеді.Мысалы: көмірге, асбестке, алюмогельге жалатылған темір катализатор ретінде қызмет еткендеолардың бетінде бірнеше темір атомынан тұратын ансамбльдер түзіледі. Катализатордың белсенділігі мен арнайылығы ансамбль саны және олардың өзара орналасуымен анықталады.
Электронды – химиялық теория нағыз заманауи теория . Бірақ ол жетілдіруге мұқтаж теория катализ механизмін катализатор ішіндегі және оның бетіндегі электрондық деңгейлер тұрғысынан түсіндіреді. Катализатор бетінде еркін электрондар болады, оның беттерінің электрлік қасиеттері адсобцияланған молекулаларды деформациялап, олардағы байланыстарды үзіп және қайта құруға әсер етеді. Катализатормен әрекеттесуші заттың қарым қатынасына қарай барлық каталитикалық реакциялар тотығу-тотықсыздану және қышқылдық негіздік болып бөлінеді. Барлық тотығу – тотықсыздану реакциялары негізінен металдармен (Ғе,Ni,Pt), жартылай өткізгіштермен (V2О5,Сr2О3) катализденеді.
Қышқылдық, негіздік реакцияларды катализ протон өтуі нәтижесінде жүзеге асады. Катализатор ретінде бұл кезде әр түрлі оксидтер (ТіО2,АІ2О3) күшті қышқылдар және негіздер қызмет етеді.
Ферменттер катализатор ретінде. Тірі организмде өтетін биохимиялық реакциялар биокатализатор, ферменттер қатысында өтеді. Ферментативті катализдің химиялық катализден принципті ерекшеліктері болады.Бұл ерекшеліктер мынадай:
1.Каталитикалық белсенділік. Белсенділігі бойынша биологиялық катализаторлар химиялық катализаторға қарағанда миллиондаған есе белсендірек болады. Мысалы, 1 моль сахароза ферменті 1 секундта 1000 моль қызылша қантын ыдырата алады.
2.Жоғары химиялық арнайылық ферментінің арнайылығы абсолюттік және стереохимиялық болып бөлінеді. А.а. Мысалы: уриаза тек мочевинаны гидролиздейді. С.а. фермент органикалық қосылыстардың тек арнайы стереоизмерлеріне әсер етеді.
3.Инактивтелу реакция барысында ферменттің құрылысы бұзылады.
- Ферменттер құрылысының күрделілігі. Олар белоктар апофермент, кофермент бөліктерден тұрады.
5.Сыртқы факторлар әсері.