ตัวเร่งปฏิกิริยากับเอนไซม์
เมื่อสารตั้งต้นหนึ่งตัวหรือมากกว่าถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ พวกมันอาจผ่านการดัดแปลงที่แตกต่างกันและการเปลี่ยนแปลงพลังงาน พันธะเคมีในสารตั้งต้นกำลังแตกออก และพันธะใหม่กำลังก่อตัวเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ ซึ่งแตกต่างจากสารตั้งต้นโดยสิ้นเชิง การดัดแปลงทางเคมีประเภทนี้เรียกว่าปฏิกิริยาเคมี โมเลกุลจะต้องถูกกระตุ้นก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยา โดยปกติโมเลกุลจะมีพลังงานไม่มากนัก เพียงแต่บางครั้งบางโมเลกุลอยู่ในสถานะพลังงานเพื่อทำปฏิกิริยา เมื่อมีสารตั้งต้นสองตัว เพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้น สารตั้งต้นต้องชนกันในทิศทางที่ถูกต้องแม้ว่าสารตั้งต้นจะเพียงแค่พบกัน แต่การเผชิญหน้าส่วนใหญ่ไม่ได้ทำให้เกิดปฏิกิริยา การสังเกตเหล่านี้ได้ให้แนวคิดในการมีพลังงานกีดขวางปฏิกิริยา
ตัวเร่งปฏิกิริยาคืออะไร
ตัวเร่งปฏิกิริยาลดกำแพงพลังงานลงในปฏิกิริยา จึงทำให้ปฏิกิริยาไปเร็วขึ้นในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถกำหนดเป็นสปีชีส์ซึ่งเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา แต่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากปฏิกิริยา แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาจะเปลี่ยนรูปของมันในระหว่างการเกิดปฏิกิริยา แต่ตัวเร่งปฏิกิริยาจะเปลี่ยนกลับเป็นรูปร่างเดิมเมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลง แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาจะเพิ่มความเร็วของปฏิกิริยา แต่ก็ไม่ส่งผลต่อตำแหน่งของสมดุล ในปฏิกิริยาที่ไม่มีการเร่งปฏิกิริยา อุปสรรคพลังงานกระตุ้นจะสูงเมื่อเทียบกับปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยา การกระตุ้นปฏิกิริยาอาจสูงขึ้นได้หากสถานะการเปลี่ยนแปลงมีรูปแบบที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถลดพลังงานนี้ได้โดยการจับโมเลกุลของสารตั้งต้นในสถานะระดับกลางที่คล้ายกับสถานะการเปลี่ยนแปลงในกรณีนี้ การผูกมัดจะลดพลังงานที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ยิ่งไปกว่านั้น ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถจับโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาสองโมเลกุลและปรับทิศทางของพวกมันเพื่อเพิ่มโอกาสในการทำปฏิกิริยา ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาจะเพิ่มอัตราโดยลดเอนโทรปีของการกระทำในปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถแบ่งได้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกันและตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน ถ้าตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวทำปฏิกิริยาอยู่ในสองเฟส แสดงว่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาต่างกัน (เช่น: ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็งกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของเหลว) และหากอยู่ในเฟสเดียวกัน (ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ) จะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน ตัวเร่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่จะใช้ในห้องปฏิบัติการเคมีและอุตสาหกรรม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยา โลหะบล็อก d ส่วนใหญ่เช่น Pt, Pd, Cu นั้นพบได้ทั่วไปสำหรับกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา
เอ็นไซม์คืออะไร
เอ็นไซม์เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยาที่จำเป็น พวกมันคือโมเลกุลโปรตีน ซึ่งบางครั้งจับกับโลหะอื่น โคเอ็นไซม์ หรือกลุ่มเทียม เอ็นไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ ซึ่งเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางชีวภาพภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรงมากโดยปกติเอ็นไซม์ต้องการสภาวะที่จำเพาะเจาะจงมากในการทำงาน ตัวอย่างเช่น พวกมันทำงานที่อุณหภูมิที่เหมาะสม สภาวะ pH เป็นต้น เอ็นไซม์คือโปรตีน ดังนั้นเมื่อได้รับความร้อนระดับสูง ความเข้มข้นของเกลือ แรงเชิงกล ตัวทำละลายอินทรีย์ และสารละลายกรดหรือเบสเข้มข้น พวกมันมักจะทำให้เสียสภาพ คุณสมบัติสองประการที่ทำให้เอ็นไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทรงพลังอย่างเห็นได้ชัดคือ:
– ความจำเพาะของการเชื่อมวัสดุพิมพ์
– การจัดเรียงที่เหมาะสมที่สุดของกลุ่มตัวเร่งปฏิกิริยาในที่ทำงานของเอนไซม์
ตัวเร่งปฏิกิริยากับเอนไซม์ต่างกันอย่างไร
• เอ็นไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ และเป็นที่ทราบกันดีว่ามีประสิทธิภาพมาก สิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดการปรับปรุงอัตรา ซึ่งอยู่ในลำดับความสำคัญที่มากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่ดีที่สุด
• ตัวเร่งปฏิกิริยาอาจเป็นได้ทั้งแบบอินทรีย์และแบบอนินทรีย์ และเอ็นไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์
• เอ็นไซม์นั้นจำเพาะสำหรับซับสเตรต แต่ตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นไม่เป็นเช่นนั้น
• เอนไซม์ส่วนน้อยที่เรียกว่าแอคทีฟไซต์เท่านั้นที่มีส่วนร่วมในกระบวนการเร่งปฏิกิริยา ซึ่งทำให้แตกต่างจากตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นๆ