А. Энергия активации

Большинство органических химических реакций (за исключением реакций кислот и оснований, см. Кислоты и основания) протекают очень медленно, независимо от величины ΔG. Главная причина низкой скорости реакции состоит в том, что для вступления в реакцию молекулы реагента должны обладать определённой минимальной энергией, называемой энергией активации. Наглядно это можно представить с помощью энергетической диаграммы наиболее простой реакции A → B (1). Каждое из соединений, реагент A и продукт реакции B, обладает определённым химическим потенциалом (Pр и Pпр соответственно). Изменение свободной энергии реакции (ΔG) соответствует разности потенциалов. Для превращения в B соединение A должно преодолеть энергетический барьер, пик которого Pа выше Pр. Разность потенциалов Pа — Pр носит название энергия активацииа).

В пользу того, что A, в принципе, может превратиться в B, свидетельствует то обстоятельство, что Рр является средним значением потенциала для всех молекул, вступающих в реакцию. Время от времени отдельные молекулы достигают гораздо более высокого потенциала, например за счёт столкновения с другими молекулами. Если в результате столкновения энергия молекулы превысит Еa, эта молекула перейдёт энергетический барьер и превратится в B. На рис. 2 и 3 приведено распределение энергии для молекулярных ансамблей, рассчитанное на простой модели. Δn/n это та часть молекул, которая обладает (или превышает) энергией Е (в кДж/моль). Например, при 27 °С около 10 % молекул обладают энергией около 6 кДж/моль. Энергия активации химических реакций обычно существенно выше. Аналогичный график для реакции с энергией активации около 50 кДж/моль приведён на рис. 3. Cтатистически при 27 °С такой энергией обладает только 2 из 109 молекул, при 37 °С — четыре молекулы (3). Подобная зависимость позволяет объяснить найденный эмпирическим путём температурный коэффициент скорости биологических процессов Q10, который означает, что при повышении температуры на 10 °С скорость реакции возрастает в 2 раза.


Основы биохимии. Физическая химия / Кинетика химических реакций

Статьи раздела «Кинетика химических реакций»:

Следущая статья   |   — Вернуться в раздел


Жизнь молекул в экстремальных условиях. Горячий микромир Камчатки / Книга посвящена исследованию вопроса о том, в каких предельных экстремальных условиях возможно существование биомакромолекул и, следовательно, возможна жизнь. Обсуждение базируется на более чем тридцатилетнем опыте экспедиционных работ в областях активной вулканической деятельности. На Земле экстремЖизнь молекул в экстремальных условиях. Горячий микромир Камчатки
Книга посвящена исследованию вопроса о том, в каких предельных экстремальных ...
Культура животной ткани вне организма / В стенограмме публичной лекции характеризуется метод тканевых культур и рассматривается наиболее общие и важные результаты, достигнутые благодаря применению этого метода в области изучения клеток и тканей животных и человека.Культура животной ткани вне организма
В стенограмме публичной лекции характеризуется метод тканевых культур и ...
Биофизика ДНК-актиномициновых нано-комплексов / В монографии д.б.н., в.н.с. ИБК РАН Н.Л.Векшина на примере актиномицинов рассматриваются нано-комплексы противоопухолевых гетероциклических антибиотиков с ДНК, полинуклеотидами, олигонуклеотидами и агрегатами пуринов, изучаемых с помощью спектроскопических методов. Приводятся экспериментальные данныБиофизика ДНК-актиномициновых нано-комплексов
В монографии д.б.н., в.н.с. ИБК РАН Н.Л.Векшина на примере актиномицинов ...
Анализ биологических последовательностей / Предлагаемая книга отражает современное состояние сравнительно новой, но весьма важной и стремительно развивающейся области науки, находящейся на стыке молекулярной биологии и генетики, математики (статистики и теории вероятностей) и информатики. Впервые предпринимается попытка представить научный оАнализ биологических последовательностей
Предлагаемая книга отражает современное состояние сравнительно новой, но весьма ...