42. Понятие о катализе. Катализ гомогенный и гетерогенный. Теории катализа. Биокатализ и биокатализаторы.

Катализ – это изменение скорости хим. реакции под действием вещества, многократно взаимодействующего с молекулами исходных реагентов с образованием промежуточных продуктов, и которое при этом не расходуется.

Положения катализа:

1. Катализатор образует промежуточное соединение либо с одним реагентом, либо со всеми компонентами.

2. Катализатор не изменяется химически, т.е. ΔG = 0.

3. Если реакция обратима, то введение катализатора ускоряет как прямую реакцию, так и обратную.

4. При положительном катализе уменьшается энергия активации.

5. Катализатор действует избирательно.

Катализаторы – вещества, участвующие в катализе.

Гомогенный катализ – когда участвующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии; гетерогенный – когда вещества и катализатор находятся в различных агрегатных состояниях. Тогда скорость реакции будет определяться скоростью диффузии вещества к границам раздела и обратно.

Теории катализа:

1)теория активных центров – катализ происходит на месте дефектов в кристаллической решётке, где повышена энергия Гиббса.( Согласно этой теории носителями, каталитической активности являются аморфные (не кристаллические) образования из нескольких атомов на каталитически недеятельной поверхности носителя. Эти атомы, собираясь в небольшие группы — ансамбли (по 2—3 атома), образуют активные центры. Для синтеза аммиака, например, необходимы ансамбли, состоящие из трех атомов железа)

2)Мультиплетная теория – центры не обусловлены дефектами, а строением самого катализатора.( В основе этой теории лежит принцип структурного соответствия между расположением атомов на активных участках поверхности катализатора и строением молекул реагирующего вещества. Активными центрами на поверхности катализатора являются отдельные участки (мультиплеты) кристаллической решетки катализатора, имеющие правильную геометрическую конфигурацию, которая зависит от строения всей кристаллической решетки катализатора.)

3) Электронно-химическая теория катализа. Эта теория является наиболее современной. По характеру взаимодействия реагирующего вещества и катализатора все каталитические реакции с точки зрения электронной теории подразделяются на окислительно-восстановительные и кислотно-щелочные. В реакциях первого типа происходит переход электронов на катализатор или с катализатора. Поэтому все окислительно-восстановительные реакции катализируются в основном металлами, а также некоторыми полупроводниками.

Промоутеры катализа – вещества, увеличивающие эффективность катализатора (чаще всего это продукты реакции). Каталитические яды – понижают активность катализатора, вызывают отравление (если катализатор железо, то все кислород и серосодержащие вещества).

Катализ, протекающий в биосистемах называется ферментативным или биокатализом. Ферменты имеют белковую природу.

43.Общая характеристика разбавленных растворов неэлектролитов. Свойства растворов (давление насыщенного пара над раствором, эбуллиоскопия и криоскопия, осмос). Роль осмоса в биологических процессах.

Растворы неэлектролитов—раствор, не проводящие электрический ток.

Давление насыщенного пара над раствором. При данной температуре давле­ние насыщенно пара над каждой жидкостью—величина постоянная. При растворении в жидкости какого-либо вещества давление насыщенною пара этой жидкости понижается. Таким образом, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре. Разность между этими величинами принято называть понижением давления пара над раствором (или понижением давления пара раствора). Отношение величины этого понижения к давлению насыщенного пара над чистым раствори­телем называется относительным понижением давления пара над раствором.

Раулем было установлено, что давление насыщенного пара над раствором равно его давлению над чистым растворителем, умноженному на мольную долю растворителя в растворе, где р₀-давление насыщенного пара над чистым растворителем, р-давление насыщенного пара над раствором, п₀-грамм-моль растворителя, п-число грамм-моль растворенного вещества. р₀-р/р₀=п/п+п₀ –это уравнение получило название первого закона Рауля, оно читается так: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества в растворе. Растворы, которые строго подчиняются закону Рауля наз. Идеальными.

Криоскопия – это понижение температуры и замерзание раствора. ΔТ_замерз = К·т,

К—это криоскопическая константа, т—молярная концентрация (моляльность), где К=ΔТ_замерз; К (криоскопическая постоянная) показывает температуру замерзания, вызываемую растворением одного моля вещества в 1000г этого раствора.

Эбуллиоскопия или криоскопическая константа кипения – характерна для данного растворителя и показывает на сколько градусов повышается температура кипения при растворении одного моля неэлектролита в 1000г растворителя. ΔТ_кипен = Е·т. Е (эбуллиоскопическая постоянная) зависит только от природы растворителя, но не зависит от природы растворенного вещества.На измерениях температур кипения и замерзания растворов основаны эбуллиоскопический и криоскопический методы определения молекулярных масс веществ. Оба методы широко используются в химии, так как, применяя различные растворители, можно определять молекулярные массы разнообразных веществ.

Осмос – проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану. Осмос проявляется в системе состоящей из раствора и растворителя, отделенного друг от друга полупроницаемую мембрану. Осмос проявляется в системе состоящей из раствора и растворителя, отделенного друг от друга полупроницаемой мембраной, или два раствора разной концентрацией отделенной друг от друга мембраной.

Осмотическое давление—это давление, которое можно применить к раствору, чтобы он находился в равновесии с растворителем, отделенным от него полупроницаемой мембраной. Типы полупроницаемых мембран: ткани растений и животных. Искусственно полученные мембраны. Химические.Растворы обладают при одинаковых условиях одинаковым осмотическим давлением, получил название изотонического. Раствор, концентрация которого ниже концентрации клеточного сока, клетка всасывает воду, что объяснятся более низким, чем в клетки осмотическим давлением раствора-гипотонические растворы. Гипертонический раствор обратен гипотоническому.

Осмос играет очень большую роль в биологических процессах, благодаря ему может осуществляться транспорт веществ в клетку и из нее.