第七節(jié)催化作用

◆催化劑與催化作用

◆酸堿催化反應(yīng)

◆絡(luò)合催化反應(yīng)

◆酶催化反應(yīng)

◆金屬催化反應(yīng)一、催化劑與催化作用

一物質(zhì)或幾種物質(zhì)能顯著改變化學(xué)反應(yīng)速率，

而本身在反應(yīng)前后的數(shù)量及化學(xué)性質(zhì)都不發(fā)生變化，則該物質(zhì)稱為催化劑(catalyst)。正催化劑：加快負(fù)催化劑：減慢通常所謂的催化劑一般是指正催化劑

自催化劑：催化劑是在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物或中間產(chǎn)物。催化作用常見的幾種重要催化反應(yīng)：光合作用、啤酒發(fā)酵等等硫酸工業(yè)：SO2+1/2O2SO3V2O5氮肥工業(yè)：N2+3H22NH3

CO+H2OCO2+H2Fe硝酸工業(yè)：NH3+O2H2O+NO2Pt液、固氣相液相氣、固催化反應(yīng)均相催化復(fù)相催化生物催化（酶催化）Ni(CO)4

催化劑作用機(jī)理A---BA+B+KAB+KEaE2AK+BA---B---KA---KE1E3Ea反應(yīng)進(jìn)程

能量AB

A+B

kA+KAKAK+BAB+K

k2k1k-1催化劑的基本特征

1.參與反應(yīng)，反應(yīng)前后數(shù)量、化學(xué)性質(zhì)不變；

2.不改變化學(xué)平衡；

3.具有選擇性；

4.對雜質(zhì)敏感；二、酸堿催化反應(yīng)

◆酸堿催化作用

◆酸堿催化機(jī)理

◆藥物的水解反應(yīng)酸堿催化作用

酸堿催化作用的本質(zhì)在于質(zhì)子的轉(zhuǎn)移。酸堿催化劑給出或接受質(zhì)子的能力越強(qiáng)（酸堿性越強(qiáng)），酸堿催化的能力越強(qiáng)。專屬酸堿：普通酸H＋、堿OH－酸堿催化劑凡是能給出質(zhì)子的物質(zhì)叫質(zhì)子酸凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)叫質(zhì)子堿廣義酸堿酸堿催化機(jī)理如：藥物的水解反應(yīng)許多藥物的水解反應(yīng)既可被酸催化，又可被堿催化。其反應(yīng)速率可表達(dá)為：溶劑參與下反應(yīng)的速率常數(shù)被酸催化的速率常數(shù)被堿催化的速率常數(shù)反應(yīng)物濃度H+離子濃度藥物的水解反應(yīng)可推導(dǎo)得藥物溶液最穩(wěn)定的pH值：kpH核心內(nèi)容（六）籠效應(yīng)概念、溶劑化作用催化作用、催化劑、催化機(jī)理、催化反應(yīng)酸堿催化作用的本質(zhì)、藥物在溶液中最穩(wěn)定的pH值三、絡(luò)合催化反應(yīng)（自學(xué)）絡(luò)合催化(complexcatalysis)：是以過渡金屬的絡(luò)合物為催化劑,催化劑與反應(yīng)物生成不穩(wěn)定的絡(luò)合物而使反應(yīng)易于進(jìn)行的一種催化作用。一般具有較高的催化活性和選擇性,反應(yīng)條件比較溫和,在工業(yè)中廣泛應(yīng)用于氧化、加氫、脫氫、羰基合成和聚合等反應(yīng)。催化性能取決于形成絡(luò)合物的中心原(或離子)和配位體的性質(zhì)及它們的幾何構(gòu)型。四、酶催化

◆酶

◆酶催化反應(yīng)機(jī)理

◆酶催化反應(yīng)動力學(xué)

◆酶催化抑制反應(yīng)酶

酶是一種由生物或微生物產(chǎn)生的具有催化能力的特殊蛋白質(zhì)。酶的摩爾質(zhì)量一般在10～103kg/mol之間,其分子大小在10～100nm范圍內(nèi)。酶催化劑具有極高的選擇性。酶的催化活性通常要比其它催化劑高得多,而酶催化反應(yīng)的活化能則要比其它催化反應(yīng)低得多。酶有這樣高的催化活性和選擇性是因?yàn)樵诿阜肿又休^小的區(qū)域內(nèi)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜的活性中心。

酶催化反應(yīng)機(jī)理總反應(yīng)：S→P總反應(yīng)基元反應(yīng)各反應(yīng)物的微分式微分方程①、③為連續(xù)反應(yīng)酶催化反應(yīng)機(jī)理總反應(yīng)：S→P反應(yīng)機(jī)理：基元反應(yīng)：①

、②為對峙反應(yīng)②、③為平行反應(yīng)酶催化反應(yīng)動力學(xué)酶催化反應(yīng)動力學(xué)當(dāng)?shù)孜餄舛群艽髸r(shí)，cs>>KM，r=k3cE,0，反應(yīng)只與酶的濃度有關(guān)，而與底物濃度無關(guān)，對底物濃度cs呈零級。酶催化反應(yīng)動力學(xué)rm/2Kmcs0.20.40.60.81.0rm0.0123456789101112131415r當(dāng)cs<<KM時(shí)，r=ｒｍcs/KM

，對底物濃度cs呈一級。米氏常數(shù)（KM）的求算(1)作r－cs圖，r=rm/2時(shí)，KM=cs

。(2)作1/r－1/cs圖，從橫截距求KM：1/r1/cs米氏常數(shù)的物理意義

(1)當(dāng)r=rm/2時(shí)，KM=cs，說明KM可視為酶活性中心的一半被充填時(shí)的底物濃度；

(2)當(dāng)k2>>k3時(shí)，KM=k2/k1，說明KM可視為絡(luò)合物ES的不穩(wěn)定常數(shù)：KM越大，E和S的結(jié)合越弱。

KM是酶催化反應(yīng)的特性常數(shù)，不同的酶KM不同，同一種酶催化不同的反應(yīng)時(shí)KM也不同。核心內(nèi)容（七）酶酶催化反應(yīng)機(jī)理米氏方程米氏常數(shù)五、金屬催化反應(yīng)

自