Глава 13 катализ

13.1. Основные понятия. Значение катализа для медицины,

фармации и биологии

Если энергия активации реакции высока, то лишь небольшая доля сталкивающихся молекул имеет энергию, достаточную для того, чтобы произошла реакция, а если она низка, то реагирует большая часть молекул, и поэтому константа скорости будет большой. Из этого следует, что если каким-либо образом снизить энергию активации, то реакция будет протекать быстрее. И наоборот - при повышении энергии активации реакция будет замедляться. Добиться снижения Е* можно с помощью катализа.

Катализ - это изменение скорости или возбуждение химической реакции веществами (катализаторами), которые участвуют в реакции, но не входят в состав конечных продуктов. Катализатор может многократно участвовать в какой-либо промежуточной стадии химической реакции, и обычно его количество значительно меньше, чем количество реагентов. Реакции в присутствии катализаторов называются каталитическими. Различают положительный катализ (ускорение реакции) и отрицательный катализ или ингибирование (замедление реакции). Однако термин "катализ", как правило, относят к положительному катализу.

Изменение скорости данной реакции при введении в реакционную смесь катализатора характеризуется каталитической активностью. Мерой её может быть увеличение константы скорости, уменьшение энергии активации т. п.

Катализ играет огромную роль в химической промышленности, в том числе при синтезе лекарственных веществ. Многое в природе катализа еще не ясно, но, тем не менее, следует помнить, что различные примеси в лекарственных веществах могут вызвать каталитические реакции их разложения или превращения, что подразумевает необходимость тщательной очистки. Подобную роль могут играть и стенки сосудов, особенно металлических, в которых хранятся лекарственные вещества. Для замедления подобных процессов каталитического разложения, а также фотолиза применяют ингибиторы, антиоксиданты и др.

Огромно значение катализа в процессах, протекающих в живых организмах под действием биологических катализаторов - ферментов (фер­мен­тативный катализ).

13.2. Краткий исторический очерк

Природными катализаторами - ферментами при изготовлении алкогольных напитков и уксуса, сыроварении, хлебопечении, выделке кож и т. д. люди пользовались еще в глубокой древности.

Первые научные сообщения и катализаторах неферментной природы появляются в ХVIII веке. Так, было описано каталитическое ускорение реакций этерификации (К.В.Ше­еле, 1782), дегидратации (Дж.Пристли, 1778), гидролиза полисахаридов (К.С.Кирхгоф, 1811).

Термин "катализ" был предложен в 1835 г. Й.Я.Берцелиусом. В учении о катализе большой вклад был внесён русскими химиками М.Г.Кучеровым (1871 - открытие реакции гидратации ацетилена в присутствии серной кислоты и ртутных солей), М.М.Зайцевым (1877- восстановление различных органических соединений над платиной), Н.А.Мен­шут­киным (1877 - реакции этерификации), А.М.Бутлеровым, Д.И.Менделеевым, Н.Н.Зининьм, Н.Д.Зелинским.

Учение о катализе нашло дальнейшее развитие в исследованиях таких видных ученых, как П.Сабатье, В.Н.Ипатьев, А.А.Баландин, Н.И.Кобозев и др.