Влияние катализаторов на скорость реакции

Скорость химической реакции увеличивается также в присутствии катализаторов – веществ, увеличивающих скорость реакции, но не расходующихся в результате ее протекания. Сущность действия катализатора сводится к уменьшению энергии активации. Например, разложение Н₂О₂ без катализатора требует 72 кДж/моль, а с катализатором (коллоидная платина) - 47 кДж /моль.

Природными катализаторами являются ферменты. Для них характерны высокая степень специфичности и высокая эффективность.

В каждой маленькой клетке нашего организма содержится более тысячи разных ферментов. Они работают одновременно и очень быстро. Даже относительно простая реакция, протекающая в крови,

CO₂ +H₂O ® H₂CO₃

катализируется ферментом (карбоангидразой). В его отсутствии обмен CO₂ между кровью и тканями, а также между кровью и легкими не мог бы осуществиться со скоростью, обеспечивающей физиологические потребности.

Ферменты являются значительно более эффективными катализаторами по сравнению с неорганическими. Например, энергия активации для разложения Н₂О₂ в присутствии коллоидной платины равна 47 кДж/моль, а в присутствии фермента каталазы – менее 8 кДж/моль; энергия активации для гидролиза сахарозы в присутствии ионов Н⁺ равна 102,4 Дж/моль, а в присутствии фермента дрожжевой инвертазы – 32-40 Дж/моль.

Химическое равновесие

Все реакции подразделяются на практически необратимые (→), протекающие только в одном направлении, и обратимые (↔), протекающие как в прямом, так и в обратном направлении в одних и тех же условиях. В последних в реакционной смеси одновременно присутствуют и продукты, и реагенты.

Прямая и обратная реакции в обратимых процессах могут протекать неограниченно долго. Однако в определенный момент времени все видимые изменения прекращаются, при этом скорость прямой реакции становится равной скорости обратной (обе скорости измерены по одному и тому же веществу). Такое состояние называется динамически равновесным, или просто равновесным.

Отметим, что система будет находиться в состоянии равновесия до тех пор, пока остается изолированной.

Основной характеристикой любого химического равновесия является константа химического равновесия, которая в первую очередь зависит от природы взаимодействующих веществ.