Каталіз - явище підвищення швидкості хімічного процес-са за допомогою каталізаторів.
Каталізатори - це речовини, які збільшують швидкість хімічних процесів, що не змінюючись при цьому ні якісно (хімічний склад), ні кількісно. Каталізатор може змінювати не тільки швидкість хімічного процесу, але і його напрямок. Залежно від природи каталізатора з одних і тих же ве-вин утворюються різні продукти:
Існує явище автокаталізу, коли каталізатором є один з продуктів реакції.
Каталітичні реакції - це процеси, в яких беруть участь каталізатори.
Біохімічні процеси - це каталітичні реакції, в яких в якості каталізаторів беруть участь специфічні речовини - ферменти, або ензими, і тому ці процеси част називають ферментативними.
Залежно від того, в якій фазі знаходиться каталізатор, розрізняють гетерогенний і гомогенний каталіз. У разі гомогенно-го каталізу каталізатор і речовини, які беруть участь в реак-ції, утворюють одну фазу. Наприклад, розкладання розчину пероксиду водню при наявності іонів міді (II) як каталізатора:
У разі гетерогенного каталізу каталізатор знаходиться в систе-ме у вигляді самостійної фази:
Ферменти відносять до мікрогетерогенних катализаторам. Мік-рогетерогенний - це такий тип каталізу, коли каталізатор і реагенти знаходяться в колоїдно-дисперсному стані. Розміри частинок ферментів близькі до розмірів міцел колоїдних розчинів - 1-100 нм. По відношенню до субстратів, частинки яких часто набагато менше, каталізатори є гетерогенними.
Дія каталізатора пов'язано з тим, що він знижує енергію активації реакції. При наявності каталізатора реакція проходить через інші проміжні стадії, ніж у його відсутність, причому ці стадії енергетично більш доступні. При наявності каталізатора виникають інші активовані комплекси; при цьому для їх утворення потрібно менше енергії, ніж для утворення активованих комплексів, що виникають під час відсутності каталізатора.
Механізми дії каталізаторів виключно складні, майже кожному каталізатору відповідає свій механізм, хоча притаманні й загальні риси:
А + В → А. В → АВ
Введемо в цю систему каталізатор К:
А + К → А. До → АК,
АК + В → АК. В → АВ + К
Наявність каталізатора в оборотному процесі не зміщує одно-весіе. В цьому випадку каталізатор в рівній мірі підвищує ско-кість як прямий, так і зворотної реакцій.
Існують речовини, які, на відміну від каталізаторів, за-сповільнює або взагалі припиняють хід хімічних реакцій, - це інгібітори. До інгібіторів можна віднести: речовини, виділяю-щіеся організмом і уповільнюють розвиток особин того чи друго-го виду; природні або синтетичні сполуки, які пригнічують активність ферментів або повністю припиняють їх діяч-ність; будь-який реагент, що гальмує будь-якої біологічний про-процес. Наприклад, просторово екрановані феноли пригнічують розвиток злоякісних пухлин, а уротропін - Корекція зию металів. В даний час відомо багато лікарських препаратів, що діють як інгібітори.
Речовини, які активізують дію каталізаторів, в приватне биокатализаторов, називають активаторами. Деякі речовини уповільнюють або припиняють дію каталізаторів. Це інгібітори каталізаторів. каталітичні отрути. Є речовини, що відновлюють дію каталізаторів, - реактіватори каталізаторів.
Активація та інгібування проявляються і в ферментативних процесах. Так, наявність в реакційній середовищі домішок NaCl сприяє швидкому гідролізу крохмалю до глюкози ферментами слини - амилазой і мальтаза. Наявність в такому середовищі, наприклад, CuSO4 пригнічує каталітичний процес розщеплення крохмалю ферментами слини, так як їх молекули денатурують і гідроліз не відбувається.
Каталізатори, що діють в биосистемах, специфічні. Роль биокатализаторов (ферментів) часто виконують білки, що містять в активних центрах іони металів (металлоферментов). Наприклад, до складу інсуліну входить іон цинку, а вітаміну В12 - іон кобальту (III).