Поясніть функцію каталізатора з точки зору механізмів реакції та діаграм потенційної енергії
Перелік прикладів каталізу в природних і промислових процесах
Ми бачили, що швидкість багатьох реакцій може бути прискорена каталізаторами. Каталізатор прискорює швидкість реакції за рахунок зниження енергії активації; крім того, каталізатор регенерується в процесі. Кілька реакцій, які є термодинамічно сприятливими за відсутності каталізатора, відбуваються лише з розумною швидкістю, коли присутній каталізатор. Однією з таких реакцій є каталітичне гідрування, процес, за допомогою якого водень додається через зв'язок алкену C = C, щоб дозволити собі насичений алкановий продукт. Порівняння діаграм координат реакції (також відомих як енергетичні діаграми) для каталізованого та некаталізованого гідрування алкенів показано на малюнку\(\PageIndex{1}\).
Рисунок\(\PageIndex{1}\): Цей графік порівнює координати реакції для каталізованого та некаталізованого гідрування алкенів.Графік показаний з міткою «Координата реакції» на осі x та міткою «Енергія» на осі y. Приблизно на півдорозі вгору по осі y, коротка частина чорної увігнутої вниз кривої, яка має горизонтальну лінію, простягнуту від неї по всьому графіку. Лівий кінець цього рядка позначений «H індекс 2 C дорівнює C H індекс 2 плюс H індекс 2.» Чорна увігнута вниз крива тягнеться вгору, щоб досягти максимуму поблизу висоти осі y. Пік цієї кривої позначений «Перехідний стан». Двостороння стрілка проходить від горизонтальної лінії до піку кривої. Ця стрілка позначена: «Енергія активації некаталізованої реакції». Від піку крива триває вниз до другої горизонтально сплющеної області значно нижче початку кривої біля осі x. Ця згладжена область затінена синім кольором і позначена «H індекс 3 C тире C H індекс 3». Двостороння стрілка малюється від нижньої частини цієї кривої в крайньому правому куті графіка до лінії, що проходить поперек графіка над ним. Ця стрілка позначена, «капітал дельта Н менше 0: екзотермічний». Друга крива малюється з однаковими сплющеними областями на початку та кінці кривої. Висота цієї кривої становить приблизно дві третини висоти першої кривої. Двостороння стрілка малюється від горизонтальної лінії, яка бере початок в лівій частині графіка, до піку цієї другої кривої. Ця стрілка позначена як «Енергія активації каталізованої реакції».
Каталізатори функціонують, забезпечуючи альтернативний механізм реакції, який має меншу енергію активації, ніж було б виявлено за відсутності каталізатора. У деяких випадках каталізований механізм може включати додаткові кроки, як показано на діаграмах реакцій, показаних на малюнку.\(\PageIndex{2}\) Ця нижча енергія активації призводить до збільшення швидкості, як описано рівнянням Арреніуса. Зверніть увагу, що каталізатор зменшує енергію активації як для прямої, так і для зворотної реакцій і, отже, прискорює як пряму, так і зворотну реакції. Отже, наявність каталізатора дозволить системі швидше досягти рівноваги, але це не впливає на положення рівноваги, як відбивається на значенні її постійної рівноваги (див. Пізніше главу про хімічну рівновагу).
Малюнок\(\PageIndex{2}\): Ця діаграма потенційної енергії показує вплив каталізатора на енергію активації. Каталізатор забезпечує інший шлях реакції з меншою енергією активації. Показано, що каталізований шлях включає двоступеневий механізм (зверніть увагу на наявність двох перехідних станів) та проміжний вид (представлений долиною між двома переходами станів).Графік показаний з міткою «Ступінь реакції», що відображається у стрілці праворуч під віссю x та міткою «Енергія» у стрілці вгору ліворуч від осі Y. Приблизно на одну п'яту частину шляху вгору по осі y показана дуже коротка, дещо сплющена частина як червоної, так і синьої кривої. Цей регіон має маркування «Реагенти». Червона увігнута вниз крива тягнеться вгору, щоб досягти максимуму біля висоти осі y. Ця крива позначена як «Некаталізований шлях». Від піку крива триває вниз до другої горизонтально сплющеної області на висоті близько однієї третини висоти осі y. Ця сплющена область позначена як «Продукти». Друга крива намальована синім кольором з однаковими сплющеними областями на початку та кінці кривої. Висота цієї кривої становить приблизно дві третини висоти першої кривої і праворуч від її максимуму, крива опускається низько, потім піднімається назад і продовжує тенденцію до зниження на меншій висоті, але подібно до червоної кривої. Ця синя крива позначена як «Каталізований шлях».
Приклад\(\PageIndex{1}\): Using Reaction Diagrams to Compare Catalyzed Reactions
Дві діаграми реакції тут представляють одну і ту ж реакцію: одну без каталізатора і одну з каталізатором. Визначте, яка діаграма передбачає наявність каталізатора, і визначте енергію активації для каталізованої реакції:
На цьому малюнку показані два графіки. Осі x позначені як «Ступінь реакції», а осі y позначені: «Енергія (k J)». Осі y відзначені від 0 до 50 з інтервалом п'ять. У a показана синя крива. Починається з горизонтального відрізка приблизно в 6. Потім крива різко піднімається біля середини, щоб досягти максимуму близько 32 і аналогічно падає на інший горизонтальний відрізок приблизно на 10. У b крива починається і закінчується аналогічно, але максимум, досягнутий поблизу центру графіка, становить всього 20.
Рішення
Каталізатор не впливає на енергію реагенту або продукту, тому ці аспекти діаграм можна ігнорувати; вони, як ми очікували, ідентичні в цьому відношенні. Існує, однак, помітна різниця в перехідному стані, яка на діаграмі (b) значно нижча, ніж у (а). Це вказує на використання каталізатора на схемі (b). Енергія активації - це різниця між енергією пускових реагентів і перехідним станом — максимум на діаграмі координат реакції. Реагенти знаходяться на рівні 6 кДж, а перехідний стан - на 20 кДж, тому енергію активації можна розрахувати наступним чином:
Визначте, яка з двох діаграм тут (обидві для однієї реакції) задіяний каталізатор, і визначте енергію активації для каталізованої реакції:
На цьому малюнку показані два графіки. Осі x позначені як «Ступінь реакції», а осі y позначені «Енергія (k J)». Осі y відзначені від 0 до 100 з інтервалом 10. У a показана синя крива. Починається з горизонтального відрізка приблизно в 10. Потім крива різко піднімається близько середини, щоб досягти максимуму близько 91, потім різко падає приблизно до 52, знову різко піднімається приблизно до 73 і падає на інший горизонтальний відрізок приблизно на 5. У b крива починається і закінчується аналогічно, але перший пік досягає приблизно 81, падає приблизно до 55, потім піднімається приблизно до 77, перш ніж впасти в горизонтальну область приблизно на 5.
Відповідь
Діаграма (б) являє собою каталізовану реакцію з енергією активації близько 70 кДж.
однорідні каталізатори
Гомогенний каталізатор присутній в тій же фазі, що і реагенти. Він взаємодіє з реагентом, утворюючи проміжну речовину, яка потім розкладається або реагує з іншим реагентом в один або кілька кроків для регенерації вихідного каталізатора та формування продукту. В якості важливої ілюстрації гомогенного каталізу розглянемо земний озоновий шар. Озон у верхніх слоях атмосфери, який захищає землю від ультрафіолетового випромінювання, утворюється, коли молекули кисню поглинають ультрафіолетове світло і піддаються реакції:
Озон є відносно нестійкою молекулою, яка розкладається з отриманням двоатомного кисню навпаки цього рівняння. Ця реакція розкладання узгоджується з наступним механізмом:
\ [\ ce {О3 ⟶ О2 + О\\
О + О3 ⟶ 2О2}\ етикетка {12.8.3}\]
Наявність оксиду азоту, NO, впливає на швидкість розкладання озону. Оксид азоту виступає каталізатором в наступному механізмі:
\ [\ ce {НІ} (г) +\ ce {O3} (г) ⟶\ ce {NO2} (г) +\ ce {O2} (г)\
\ ce {O3} (г) ⟶\ ce {O2} (г) +\ ce {O} (г)\\ ce {NO2} (г) +
\ ce {O} (г) +\ ce {O} (г) НІ} (г) +\ ce {O2} (г)\ етикетка {12.8.4}\]
Загальна хімічна зміна для каталізованого механізму така ж, як:
\[\ce{2O3}(g)⟶\ce{3O2}(g) \label{12.8.5} \]
Оксид азоту реагує і регенерується в цих реакціях. Він не постійно витрачається; таким чином, він діє як каталізатор. Швидкість розкладання озону більша в присутності оксиду азоту через каталітичну активність NO. Певні сполуки, що містять хлор, також каталізують розкладання озону.
Маріо Моліна
1995 Нобелівську премію з хімії розділили Пол Дж. Крутцен, Маріо Дж. Моліна (рис.\(\PageIndex{3}\)), і F. Sherwood Rowland «за їх роботу в хімії атмосфери, особливо щодо утворення та розкладання озону.» Моліна, громадянин Мексики, більшу частину своєї роботи виконував в Массачусетському технологічному інституті (MIT).
Малюнок\(\PageIndex{3}\): (а) Мексиканський хімік Маріо Моліна (1943 —) поділився Нобелівською премією з хімії в 1995 році за дослідження (б) антарктичної озонової діри. (кредит a: люб'язно Маріо Моліна; кредит b: модифікація роботи НАСА)На фотографії зображено Маріо Моліна. Праворуч від фотографії показано зображення південної півкулі Землі з центральною круговою областю фіолетового кольору з радіусом приблизно в половину від всієї півкулі. Прямо за межами цього регіону знаходиться вузька королівська синя смуга, за якою слідує зовнішня тонка бірюзово-синя смуга. Більшість віддалених регіонів - зелений. Дві невеликі смуги жовтого кольору присутні в нижніх областях зображення.
У 1974 році Моліна і Роуленд опублікували статтю в журналі Nature (одному з основних рецензованих публікацій в галузі науки), в якій детально розповідається про загрозу хлорфторуглеродних газів стабільності озонового шару у верхній атмосфері Землі. Озоновий шар захищає землю від сонячного випромінювання, поглинаючи ультрафіолетове світло. Оскільки хімічні реакції руйнують кількість озону у верхній атмосфері, вимірювана «діра» утворюється над Антарктидою, а збільшення кількості сонячного ультрафіолетового випромінювання - міцно пов'язане з поширеністю раку шкіри - досягає земної поверхні. Робота Моліна і Роуленд зіграла важливу роль у прийнятті Монреальського протоколу, міжнародного договору, підписаного в 1987 році, який успішно почав припинення виробництва хімічних речовин, пов'язаних з руйнуванням озону.
Моліна та Роуленд продемонстрували, що атоми хлору з хімічних речовин, виготовлених людиною, можуть каталізувати руйнування озону в процесі, подібному до процесу, за допомогою якого NO прискорює виснаження озону. Атоми хлору утворюються, коли хлорвуглеці або хлорфторуглеці - колись широко використовувалися як холодоагенти та пропеланти - фотохімічно розкладаються ультрафіолетовим світлом або вступають в реакцію з гідроксильними радикалами. Тут показаний зразок механізму з використанням метилхлориду:
Радикали хлору розщеплюють озон і регенеруються наступним каталітичним циклом:
\ [\ ce {Cl + O3 ⟶ ClO + O2}\
\ ce {ClO+ O ⟶ Cl + O2}\
\ textrm {загальна реакція:}\ ce {O3 + O ⟶ 2O2}\ nonumber\]
Один одноатомний хлор може розщеплювати тисячі молекул озону. На щастя, більшість атмосферного хлору існує як каталітично неактивні форми Cl 2 та ClonO 2.
Дефіцит глюкозо-6-фосфатдегідрогенази
Ферменти в організмі людини виступають каталізаторами важливих хімічних реакцій в клітинному обміні речовин. Таким чином, дефіцит того чи іншого ферменту може обернутися небезпечним для життя захворюванням. Дефіцит G6PD (глюкозо-6-фосфатдегідрогенази), генетичний стан, що призводить до дефіциту ферменту глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, є найбільш поширеним дефіцитом ферментів у людини. Цей фермент, показаний на малюнку\(\PageIndex{4}\), є ферментом, що обмежує швидкість для метаболічного шляху, який постачає НАДПГ до клітин (рис.\(\PageIndex{5}\)).
Рисунок\(\PageIndex{4}\): Глюкозо-6-фосфатдегідрогеназа - це фермент, що обмежує швидкість, для метаболічного шляху, який постачає НАДПГ до клітин.Показана барвиста модель структури глюкозо-6-фосфатдегідрогенази. Молекула має дві чіткі частки, які заповнені спіралеподібними стрічковими областями жовтого, лавандового, синього, сріблястого, зеленого та рожевого кольорів.
Порушення цього шляху може призвести до зниження глутатіону в еритроцитах; як тільки весь глутатіон споживається, ферменти та інші білки, такі як гемоглобін, схильні до пошкодження. Наприклад, гемоглобін може метаболізуватися до білірубіну, що призводить до жовтяниці, стану, який може стати важким. Люди, які страждають від дефіциту G6PD, повинні уникати певних продуктів харчування та ліків, що містять хімічні речовини, які можуть спричинити пошкодження еритроцитів з дефіцитом глутатіону.
Малюнок\(\PageIndex{5}\): У механізмі шляху фосфату пентози G6PD каталізує реакцію, яка регулює NAPDH, кофермент, який регулює глутатіон, антиоксидант, який захищає еритроцити та інші клітини від окислювального пошкодження.Механізм реакції зображений на цьому малюнку. Ліворуч за назвою Глюкоза слідує горизонтальна стрілка, що вказує вправо, з написом «Гексокіназа». Нижче цієї стрілки і ліворуч зображена жовта зірка з написом «A T P.» Вигнута стрілка простягається від цієї форми до стрілки, спрямованої вправо, і вниз вправо до невеликого коричневого овалу з написом «A D P.» Праворуч від горизонтальної стрілки знаходиться назва Глюкоза 6 фосфат, за яким слідує ще одна горизонтальна, спрямована вправо стрілка, яка позначена «G 6 P D.» Невеликий помаранчевий прямокутник внизу і ліворуч від цієї стрілки позначений як «N A D P верхній індекс плюс». Вигнута стрілка простягається від цієї форми до стрілки вправо, а вниз вправо до невеликого прямокутника кольору лосося з написом «N A P D H.» Вигнута стрілка простягається від цієї форми внизу і вліво, назад до оранжевого прямокутника з написом «N A D P верхній індекс плюс». Інша вигнута стрілка простягається від зеленого овалу з написом «G S S G» під помаранчевим прямокутником, аж до стрілки, що згинається назад до оранжевого прямокутника. Ця остання вигнута стрілка продовжується праворуч внизу до другого зеленого овалу з написом «G S H.» Кінець цієї вигнутої стрілки позначений як «Глутатіонредуктаза». Праворуч від крайньої правої горизонтальної стрілки з'являється назва 6 фосфоглюконат.
гетерогенні каталізатори
Гетерогенний каталізатор - це каталізатор, який присутній в іншій фазі (як правило, твердій речовині), ніж реагенти. Такі каталізатори, як правило, функціонують, забезпечуючи активну поверхню, на якій може відбутися реакція. Газові та рідкі фазові реакції, каталізовані гетерогенними каталізаторами, відбуваються на поверхні каталізатора, а не в межах газової або рідкої фази.
Гетерогенний каталіз має як мінімум чотири етапи:
Адсорбція реагенту на поверхню каталізатора
Активація адсорбованого реагенту
Реакція адсорбованого реагенту
Дифузія продукту з поверхні в газову або рідку фазу (десорбція).
Будь-який з цих кроків може бути повільним і, таким чином, може служити кроком визначення швидкості. Однак загалом при наявності каталізатора загальна швидкість реакції швидше, ніж була б, якби реагенти знаходилися в газовій або рідкій фазі.
Малюнок\(\PageIndex{6}\) ілюструє кроки, які, на думку хіміків, відбуваються в реакції сполук, що містять подвійний зв'язок вуглецево-вуглецевого з воднем на нікелевому каталізаторі. Нікель є каталізатором, який використовується при гідруванні поліненасичених жирів і масел (які містять кілька вуглецево-вуглецевих подвійних зв'язків) для отримання насичених жирів і масел (які містять тільки вуглецево-вуглецеві поодинокі зв'язки).
Малюнок\(\PageIndex{6}\): Існує чотири етапи каталізу реакції\(\ce{C2H4 + H2 ⟶ C2H6}\)нікелем. (а) Водень адсорбується на поверхні, порушуючи H—H зв'язки і утворюючи Ni-H зв'язки. (б) Етилен адсорбується на поверхні, порушуючи π-зв'язок і утворюючи зв'язки Ni—C. (c) Атоми дифундують по всій поверхні і утворюють нові зв'язки C - H при зіткненні. (d) Молекули C 2 H 6 виходять з поверхні нікелю, оскільки вони не сильно притягуються до нікелю. На цьому малюнку показані чотири діаграми з позначкою a - d. У кожному з них зелена квадратна поверхня показана в перспективі, щоб забезпечити тривимірний вигляд. У a, мітка «N i surface» розміщена вище з відрізком лінії, що тягнеться до зеленого квадрата. У нижньому лівому та верхньому правому куті з'являються пари білих сфер, скріплених жорсткіше разом, а також білі сфери на зеленій поверхні. Чорні стрілки малюються від кожної з білих сфер над поверхнею до білої сфери на зеленій поверхні. У b білі сфери все ще присутні на зеленій поверхні. Поруч з центром цієї поверхні знаходиться молекула з двома центральними чорними сферами з подвійною зв'язком, позначеною двома горизонтальними чорними стрижнями між ними. Зверху і знизу ліворуч і праворуч, в цілому чотири білі сфери з'єднані з чорними сферами білими стрижнями. Відрізок лінії простягається від цієї структури до етикетки, «Етилен поглинається на поверхні розриву pi зв'язків». Трохи вище це майже ідентична структура сірого кольору з трьома спрямованими вниз стрілками на чорно-білу структуру, що вказує на рух вниз. Мітка «Етилен» у верхній частині схеми з'єднується з сірої структурою відрізком лінії. У c діаграма дуже схожа на b, за винятком того, що сіра структура та мітки зникли, а одна з білих сфер біля чорно-білої структури в кожній парі на зеленій поверхні сіра. Стрілки вказують від сірих білих сфер до подвійного зв'язку між двома чорними сферами. У d від кожної пари на зеленій поверхні залишається лише одна біла сфера. Вигнута стрілка вказує від середини зеленої поверхні до моделі вище з двома центральними чорними сферами з одним чорним стрижнем, що вказує на єдиний зв'язок між ними. Кожен з чорних стрижнів має три маленькі білі сфери, з'єднані, як зазначено білими стрижнями між чорними сферами та маленькими білими сферами. Чотири зв'язку навколо кожної чорної сфери рівномірно розподілені навколо чорних сфер.
Інші значущі промислові процеси, які передбачають використання гетерогенних каталізаторів, включають приготування сірчаної кислоти, отримання аміаку, окислення аміаку до азотної кислоти, синтез метанолу, CH 3 ОН. Гетерогенні каталізатори також використовуються в каталітичних нейтралізаторах, знайдених на більшості автомобілів, що працюють на бензині (рис.\(\PageIndex{7}\)).
Автомобільні каталітичні нейтралізатори
Вчені розробили каталітичні нейтралізатори для зменшення кількості токсичних викидів, що утворюються при спалюванні бензину в двигуні внутрішнього згоряння. Каталітичні нейтралізатори використовують всі п'ять факторів, які впливають на швидкість хімічних реакцій, щоб забезпечити максимально безпечні викиди вихлопних газів.
Використовуючи ретельно підібрану суміш каталітично активних металів, можна впливати на повне згоряння всіх вуглецевих сполук до вуглекислого газу, одночасно зменшуючи вихід оксидів азоту. Це особливо вражає, якщо врахувати, що один крок передбачає додавання більшої кількості кисню до молекули, а інший - видалення кисню (рис.\(\PageIndex{6}\)).
Малюнок\(\PageIndex{6}\): Каталітичний нейтралізатор дозволяє згоряти всі вуглецевмісні сполуки до вуглекислого газу, одночасно знижуючи вихід оксиду азоту та інших забруднюючих речовин у викидах двигунів, що спалюють бензин.Показано зображення каталітичного нейтралізатора. У верхньому лівому куті синя стрілка, що вказує на трубу, яка входить у більшу, розширену камеру, позначена як «Брудні викиди». Маленька чорна стрілка, яка вказує праворуч внизу, розташована вздовж лівої верхньої частини розширеної області. Ця стрілка позначена як «Додатковий кисень з повітряного насоса». На зображенні зображений перетворювач зі знятою верхньою поверхнею, оголюючи червоно-коричневий інтер'єр. Частина перетворювача, найближча до вхідного отвору брудних викидів, показує невеликі круглі компоненти у внутрішньому шарі. Цей шар має маркування «Триходовий каталізатор відновлення». Середня область показує тісно упаковані невеликі коричневі стрижні, які вирівняні паралельно брудним викидам вхідної труби. Остання чверть внутрішньої частини каталітичного нейтралізатора знову показує шар тісно упакованих дрібних червоно-коричневих кіл. Дві великі світло-сірі стрілки простягаються від цього шару до відкритої області в нижньому правому куті зображення до мітки «Чисті викиди».
Більшість сучасних триходових каталітичних нейтралізаторів мають поверхню, просочену платиново-родієвим каталізатором, який каталізує перетворення оксиду азоту в азот і кисень, а також перетворення окису вуглецю і вуглеводнів, таких як октан, в вуглекислий газ і водяну пару:
\ [\ ce {2NO2} (г) ⟶\ се {N2} (г) +\ се {2O2} (г)\\ [5пт]
\ ce {2CO} (г) +\ се {O2} (г) ⟶\ ce {2CO2} (г)\\ [5пт]
\ ce {2C8H18} (г) +\ ce {25O2} (g) ⟶\ ce {16CO2} (г) +\ ce {18H2O} (г)\ номер\]
Для того щоб бути максимально ефективними, більшість каталітичних нейтралізаторів попередньо нагріваються електричним нагрівачем. Це гарантує, що метали в каталізаторі повністю активні ще до того, як автомобільний вихлоп буде досить гарячим, щоб підтримувати відповідні температури реакції.
Структура і функції ферменту
Вивчення ферментів є важливим взаємозв'язком між біологією та хімією. Ферменти - це зазвичай білки (поліпептиди), які допомагають контролювати швидкість хімічних реакцій між біологічно важливими сполуками, особливо тими, які беруть участь у клітинному метаболізмі. Різні класи ферментів виконують найрізноманітніші функції, як показано в табл\(\PageIndex{1}\).
Гідроліз АТФ.» даних перепелів ID = «131" дата-мт-ширина = «1016">
Таблиця\(\PageIndex{1}\): Класи ферментів і їх функції
Клас
Функція
оксидоредуктази
окислювально-відновні реакції
трансферази
перенесення функціональних груп
гідролази
реакції гідролізу
ліази
ліквідація групи для формування подвійних зв'язків
ізомерази
ізомеризації
лігази
формування зв'язків з гідролізом АТФ
Молекули ферменту мають активну ділянку, частину молекули з формою, що дозволяє їй зв'язуватися зі специфічним субстратом (молекулою реагенту), утворюючи ферментно-субстратний комплекс як проміжний проміжний проміжний продукт реакції. Є дві моделі, які намагаються пояснити, як працює цей активний сайт. Найбільш спрощеною моделлю називають гіпотезу блокування та ключа, яка передбачає, що молекулярні форми активної ділянки та підкладки взаємодоповнюють, поєднуючись, як ключ у замку. Гіпотеза індукованого прилягання, з іншого боку, припускає, що молекула ферменту є гнучкою і змінює форму для розміщення зв'язку з субстратом. Це не означає, що активний сайт ферменту є повністю податливим, однак. Як модель блокування та ключа, так і модель індукованої посадки враховують той факт, що ферменти можуть зв'язуватися тільки зі специфічними субстратами, оскільки в цілому конкретний фермент лише каталізує ту чи іншу реакцію (рис.\(\PageIndex{7}\)).
Малюнок\(\PageIndex{7}\): (а) Відповідно до моделі блокування та ключа, форма активної ділянки ферменту ідеально підходить для субстрату. (b) Відповідно до моделі індукованої посадки, активний сайт є дещо гнучким і може змінювати форму, щоб зв'язатися з підкладкою.Наведено діаграму двох можливих взаємодій ферменту і субстрату. У, який позначений як «Lock-and-key», показані дві схеми. На першому зображена зелена клиноподібна форма з двома невеликими западинами у верхній поверхні аналогічного розміру, але поглиблення зліва має вигнуту форму, а поглиблення праворуч має загострену форму. Ця зелена форма має маркування «Ензим». Трохи над цією формою розташовані дві менші, неправильні форми лаванди, кожна з проекцією від нижньої поверхні. Форма лаванди зліва має вигнуту проекцію, яка відповідає формі поглиблення зліва в зеленій формі внизу. Ця проекція затінена оранжевим кольором і має вигнуту стрілку, що простягається від входу до відповідного поглиблення в зеленій формі нижче. Аналогічно, форма лаванди праворуч має проекцію із загостреним кінчиком, який відповідає формі поглиблення праворуч у зеленій формі внизу. Ця проекція затінена оранжевим кольором і має вигнуту стрілку, що простягається від входу до відповідного поглиблення в зеленій формі нижче. Два відрізки лінії простягаються від поглиблень у зеленій формі, утворюючи перевернуту V форму над западинами. Над цим і між лавандовими формами є етикетка «Активна ділянка має правильну форму». Мітка «Субстрати» знаходиться у самому верху діаграми з відрізками ліній, що тягнуться до двох форм лаванди. Праворуч від цієї діаграми знаходиться друга діаграма, на якій зображені форми лаванди, розташовані поруч один з одним, щільно прилягають до поглиблень зеленої форми, яка позначена як «Enzyme». Над цією діаграмою розміщена мітка «Підкладка складна утворилася». У b, який позначений як «Індукована посадка», показані дві діаграми. Перший показує зелену клиноподібну форму з двома невеликими западинами у верхній поверхні аналогічного розміру, але неправильної форми. Ця зелена форма має маркування «Ензим». Трохи над цією формою розташовані дві менші неправильні форми лаванди, кожна з яких має виступ від її нижньої поверхні. Форма лаванди зліва має вигнуту проекцію. Ця проекція затінена оранжевим кольором і має вигнуту стрілку, що тягнеться від неї до неправильної поглиблення трохи нижче неї в зеленій формі внизу. Аналогічно форма лаванди праворуч має виступ із загостреним кінчиком. Ця проекція затінена оранжевим кольором і має вигнуту стрілку, що тягнеться від неї до неправильної поглиблення трохи нижче неї в зеленій формі внизу. Два відрізки лінії простягаються від поглиблень у зеленій формі, утворюючи перевернуту V форму над западинами. Над цим і між формами лаванди є мітка «Активні зміни сайту відповідно». Мітка «Субстрати» знаходиться у самому верху діаграми з відрізками ліній, що тягнуться до двох форм лаванди. Праворуч від цієї діаграми знаходиться друга діаграма, на якій зображені фіолетові фігури, розташовані поруч один з одним, щільно прилягають до поглиблень зеленої форми, яка позначена «Enzyme». Над цією діаграмою розміщена мітка «Підкладка складна утворилася». Проекції з форм лаванди відповідають формам поглиблення в зеленій формі, що призводить до належного прилягання.
Резюме
Каталізатори впливають на швидкість хімічної реакції, змінюючи її механізм, щоб забезпечити меншу енергію активації. Каталізатори можуть бути однорідними (в тій же фазі, що і реагенти) або гетерогенними (інша фаза, ніж реагенти).
Виноски
«Нобелівська премія з хімії 1995», Нобелівська премія.org, доступ до 18 лютого 2015 року, Нобелівські премії хімії[www.nobelprize.org].
Глосарій
гетерогенний каталізатор
каталізатор присутній в іншій фазі від реагентів, забезпечуючи поверхню, на якій може відбуватися реакція
однорідний каталізатор
каталізатор присутній в тій же фазі, що і реагенти
