Сущность катализа
История изучения ферментов тесно переплетается с историей изучения катализа вообще. Напомним, что катализом называют ускорение химической реакции, вызванное добавлением малых, нестехиометрических количеств определенного вещества — катализатора. Например, платина ускоряет разложение пероксида водорода на кислород и воду, кислоты ускоряют разложение белков на аминокислоты, крахмала на глюкозу, мочевины на С02 и NH3, и т. д.
- Катализ.
После завершения реакции катализатор обнаруживается в смеси в том же количестве, в каком был добавлен. Шведский химик Я. Берцелиус в 1835 г. опубликовал работу, в которой сопоставлял такие процессы, как брожение, действие солода на крахмал, переваривающее действие желудочного сока, с одной стороны, и разложение крахмала под действием кислот, разложение пероксида водорода платиной и т. п. — с другой стороны. Он правильно отметил то общее, что объединяет эти процессы: катализатор участвует в реакции не в стехиометрических количествах; казалось, что катализатор вообще не участвует в реакции, а влияет на нее только своим присутствием. Именно Берцелиус ввел в употребление термин «катализ» в его теперешнем значении (прежде этот термин применялся как синоним термина «разложение»).Из схемы видно, что катализатор совершает циклические превращения, принимая попеременно формы N02 и NO, и в ходе этих превращений осуществляет перенос атома кислорода на молекулу SO . Следовательно, одна молекула катализатора может превратить в S03 сколько угодно большое количество молекул S02.
В реакции (1) и в системе реакций (4) исходные вещества и конечные продукты одинаковы, различны лишь пути. Иначе говоря, катализатор открывает новый, дополнительный путь превращения исходных веществ в продукты реакции, и тем самым увеличивает скорость образования продукта. Если скорость каталитического процесса такая же, как скорость некаталитической реакции, то после добавления катализатора общая скорость образования продукта возрастает вдвое. Следовательно, можно сказать, что суть каталитических реакций не столько в том, что скорость их велика (она может быть и небольшой), сколько в том, что они заключают в себе циклический процесс, в котором один из реагентов (катализатор) претерпевает попеременные превращения из одной формы в другую, затем снова в первую и т. д., перерабатывая в каждом цикле по одной молекуле исходного вещества в продукт.