Автокатализ является основным действием для большинства биологических процессов. Его часто используют в качестве метода вычисления и управления молекулярной памятью. Интерес к данному процессу с каждым разом только увеличивается не только среди химиков, но и среди специалистов других отраслей. Так что же это за процесс, и в чем его суть?
Что такое автокатализ?
Автокаталитическая реакция – это реакция, которая катализируется собственными продуктами. Такие реакции могут проявлять достаточно интересное поведение, такое как самоподдерживающийся рост и колебания, играющие важную роль в живых системах. В настоящее время было доказано, что автокатализ считается ключевым понятием в химии, экономике, теории языка, биологии. Наибольшее значение он имеет именно в химии, так как это понятие используется для характеристики разных реакций, которые показывают ускорение скорости как функцию времени. Автокатализ был признан основой самоорганизации и широко обсуждался в контексте моделей происхождения жизни.
Автокатализ может быть как первого, так и более высокого порядка. Различия между ними существенные и очень полезные. Например, с автокатализом первого порядка связан естественный отбор по теории Дарвина. Суть ее заключается в том, что, когда одновременно присутствуют несколько типов автокатализаторов, все, кроме одного, исчезают в результате конкуренции за ресурсы. Для проделывания таких реакций используются специальные кинетические уравнения.
Помимо доменной печи, исследуются автокаталитические реакции в специальном устройстве с разными режимами – реакторе периодического действия. Он представляет собой изолированную систему, состоящую из хорошо перемешанных растворов с контролем температуры. Здесь созданы благоприятные условия, считающиеся главными в традиционной теории химических реакций:
- пространственная однородность;
- постоянные температуры.
Особенности протекания автокатализа
Химическая реакция автокаталитического типа идет очень медленно вначале, потому что присутствует мало катализатора, но неуклонно усиливается по мере образования большего количества продукта. В конце она снова замедляется, когда количество доступного реагента сокращается.
Самый простой автокатализ предусматривает собой реакцию, в которой продукт выступает в роли катализатора собственного производства. Она может быть связана с разными материалами, в том числе металлами и газами. Самым элементарным примером считается образование ржавчины на поверхности железной ступицы, в результате чего оксид действует на процесс коррозии как автокатализатор.
Существует популярная гипотеза об электрохимическом механизме процесса автокатализа металла. Для реакции восстановления необходимо наличие активного восстановителя. Этот процесс нужен для осаждения металла на необходимую поверхность, создавая тем самым надежное и толстое покрытие. Зачастую в роли восстановителя в автокаталитическом процессе выступают активные соединения, которые содержат углерод, водород, бор, фосфор.
