Question

Каково значение каталитических реакций?

Answer 1

Объяснение:

После обсуждения третьего вопроса, учащиеся делают вывод с помощью учителя, что катализатор доставляет реагирующим частицам необходимую энергию для эффективных соударений, т.е. катализатор снижает необходимую для реакции энергию активации, предоставляя реагентам альтернативный путь разрушения и образования связей.

Катализаторы обладают определёнными свойствами:

Катализаторы не создают процесса, а только изменяют его скорость;

Для обратимых реакций катализаторы не смещают равновесие и не влияют на константу равновесия, а лишь ускоряют процесс достижения равновесного состояния;

Катализатор снижает необходимую для реакции энергию активации, предоставляя реагентам альтернативный путь разрушения и образования связей;

Катализаторы обладают избирательностью, т.е. ускоряют только одну из нескольких реакций.

Избирательность катализаторов мы можем пронаблюдать на следующем примере.

развернуть таблицу

Реагенты Катализаторы Продукты

СО + Н2 Со, Ni, Ru Алканы (преимущественно)

Fe Алкены (преимущественно)

Zn∙CuO, ZnO∙CrO3 Метанол

ZnO∙CrO3+ щелочь Высшие спирты

Fe +BeO Альдегиды и кетоны

развернуть таблицу

Строгая избирательность и высокая скорость –два основных признака ферментативного катализа, отличающие его от лабораторного и производственного катализа. Ни один из созданных руками человека катализаторов не может сравниться с ферментами по силе и избирательности воздействия на органические молекулы.

Ферменты отличаются особой специфичностью, каждый из них ускоряет только одну химическую реакцию с выходом 100%. Ингибиторы в живом организме подавляют различные вредные реакции окисления в клетках тканей, которые могут инициироваться радиоактивным излучением.

Биологические катализаторы – ферменты.

1 группа учащихся:

Лабораторный опыт: В две чашки Петри помещаем перекись водорода, в первую чашку помещаем кусочек вареного картофеля, в другую – картофельный сок.

2 группа учащихся:

Лабораторный опыт: В две чашки Петри помещаем перекись водорода, в первую чашку помещаем кусочек вареной моркови, в другую – морковный сок.

Пероксид водорода – ядовитое вещество, образующееся в клетке в процессе жизнедеятельности. Принимая участие в обезвреживании ряда токсических веществ, оно может вызвать самоотравление (денатурацию белков, в частности, ферментов). Накоплению Н2О2 препятствует фермент каталаза, распространенный в клетках, способных существовать в кислородной атмосфере. Фермент каталаза, расщепляя Н2О2 на воду и кислород, играет защитную роль в клетке. Фермент функционирует с очень большой скоростью, одна его молекула расщепляет за 1с 200 000 молекул Н2О2→2 Н2О + О2

Значение катализа

С помощью катализатора многие полезные ископаемые можно превратить в полезные синтетические материалы;

Производство твёрдых жиров, например маргарина, из жидких масел невозможно без катализатора;

В хлебопечении большое значение имеет фермент амилаза, расщепляющий крахмал, и протеаза, расщепляющий белок. От активности амилазы зависит скорость брожения теста;

В спиртовой и пивоваренной промышленности источником амилазы может быть солод и микробные препараты;

В виноделии и ферментации табака большое значение имеет фермент полифенолоксидаза, от активности которого зависят букет и цвет вина и качество табака;

Некоторые ферменты, например пепсин, применяют в медицине

К

Answer 2

Каталитические реакции имеют огромное значение в химии, промышленности и научных исследованиях. Основное значение каталитических реакций заключается в следующем:

1. Увеличение скорости реакции: Каталитические вещества, называемые катализаторами, способствуют увеличению скорости химических реакций, не изменяя при этом конечное состояние системы. Это позволяет значительно сократить время, необходимое для завершения реакции, и снизить энергетические затраты.

2. Экономия реакционных материалов: Катализаторы позволяют эффективнее использовать реакционные материалы, так как они способны активировать реагенты при более низких температурах и в мягких условиях. Это уменьшает потери реакционных веществ и обеспечивает более эффективное использование ресурсов.

3. Выбор специфичных продуктов: Катализаторы могут направлять химические реакции к определенным продуктам, обеспечивая выборочность и специфичность процессов. Это особенно важно в химической промышленности, где точный контроль над продуктами реакции может улучшить выход продукции и экономию ресурсов.

4. Снижение температуры и давления: Катализаторы позволяют проводить реакции при более низких температурах и давлениях, что способствует уменьшению энергетических затрат и повышению безопасности процессов.

5. Улучшение экологической стойкости: Каталитические реакции часто могут заменить более токсичные или опасные методы синтеза, что способствует снижению воздействия на окружающую среду и повышению экологической стойкости процессов.

Примеры каталитических реакций включают в себя гидрогенизацию, окисление, полимеризацию, аминирование и многие другие процессы, которые находят широкое применение в производстве химических веществ, пищевой и фармацевтической промышленности, а также в производстве энергии и других областях научных исследований.