Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Химическая реакция, продукт которой также является её катализатором.
Chemical reaction whose product is also its catalyst
В химии химическая реакция называется автокаталитической, если один из продуктов реакции также является катализатором для этой же реакции. Известны различные формы автокатализа. Набор химических реакций считается "коллективно автокаталитическим", если несколько из этих реакций производят, в качестве продуктов, катализаторы для достаточного числа других реакций, чтобы весь набор химических реакций мог поддерживаться самостоятельно при поступлении энергии и молекул-предшественников (см. автокаталитический набор).
In chemistry, a chemical reaction is said to be autocatalytic if one of the reaction products is also a catalyst for the same reaction. Many forms of autocatalysis are recognized. A set of chemical reactions can be said to be "collectively autocatalytic" if a number of those reactions produce, as reaction products, catalysts for enough of the other reactions that the entire set of chemical reactions is self sustaining given an input of energy and food molecules (see autocatalytic set).
Примеры
Кислотно-катализируемый гидролиз сложных эфиров приводит к образованию карбоновых кислот, которые также катализируют ту же реакцию. Фактически, наблюдение ускоренного гидролиза гамма-валеролактона до гамма-гидроксивалериановой кислоты послужило основанием для введения концепции автокатализа в 1890 году. Окисление углеводородов воздухом или кислородом лежит в основе автоокисления. Как и многие радикальные реакции, зависимость скорости от времени имеет сигмоидальный характер, что типично для автокатализа. Многие реакции органических соединений с галогенами протекают по автокаталитическим радикальным механизмам. Например, реакция ацетофенона с бромом с образованием фенацилбромида. Колебательные реакции, такие как реакция Белоусова — Жаботинского, представляют собой более сложные примеры, включающие автокатализ. В таких реакциях концентрации некоторых промежуточных продуктов колеблются, как и скорость образования конечных продуктов. Другие известные примеры – уравнения Лотки — Вольтерры для модели «хищник-жертва» и модель Брусселатора. Автокатализ применим и к реакциям с участием твердых веществ. Рост кристаллов наглядно демонстрирует автокатализ: скорость роста зависит от площади поверхности растущего кристалла. Осаждение металлических пленок из раствора методом бесэлектрохимического осаждения является автокаталитическим процессом. Скорость осаждения ускоряется после начального образования зародышей, то есть нуклеации.
Acid catalyzed hydrolysis of esters produces carboxylic acids that also catalyze the same reaction. Indeed, the observation of an accelerating hydrolysis of gamma valerolactone to gamma hydroxyvaleric acid led to the introduction of the concept of autocatalysis in 1890. The oxidation of hydrocarbons by air or oxygen is the basis of autoxidation. Like many radical reactions, the rate vs time plot shows a sigmoidal behavior, characteristic of autocatalysis. Many reactions of organic compounds with halogen involve autocatalytic radical mechanisms. For example the reaction of acetophenone with bromine to give phenacyl bromide. Oscillating reactions such as the Belousov–Zhabotinsky reaction are more complicated examples that involve autocatalysis. In such reactions the concentrations of some intermediates oscillate, as does the rate of formation of products. Other notable examples are the Lotka–Volterra equations for the predator prey model, and the Brusselator model. Autocatalysis applies also to reactions involving solids. Crystal growth provide dramatic examples of autocatalysis: the growth rate depends on the surface area of the growing crystal. The growth of metal films from solution using the technique of electroless plating is autocatalytic. The rate of plating accelerates after some deposition has occurred, i. e., nucleation.
Возможная роль в происхождении жизни
Ранним примером автокатализа является реакция формозы, в которой формальдегид и основание образуют сахара и связанные с ними полиолы. Как характерно для автокатализа, скорость этой реакции изначально крайне низкая, но со временем ускоряется. Реакции такого типа часто приводятся в качестве примера, имеющего отношение к происхождению жизни. Поучительным является пример реакции аминоаденозина и пентафторфенилового эфира в присутствии аминоаденозинотриацидного эфира (AATE). Этот эксперимент показал, что автокатализаторы могут конкурировать внутри популяции сущностей, обладающих наследственностью, что можно интерпретировать как примитивную форму естественного отбора, и что определенные изменения окружающей среды (например, облучение) могут изменять химическую структуру некоторых из этих самовоспроизводящихся молекул (аналог мутации) таким образом, что это может либо усиливать, либо подавлять их способность к реакции, тем самым усиливая или подавляя их способность к репликации и распространению в популяции.
An early example of autocatalysis is the formose reaction, in which formaldehyde and base produce sugars and related polyols. Characteristic of autocatalysis, this reaction rate is extremely slow initially but accelerates with time. This kind of reaction has often been cited as being relevant to the origin of life. Illustrative is the reaction amino adenosine and pentafluorophenyl ester in the presence of amino adenosine triacid ester (AATE). This experiment demonstrated that autocatalysts could exhibit competition within a population of entities with heredity, which could be interpreted as a rudimentary form of natural selection, and that certain environmental changes (such as irradiation) could alter the chemical structure of some of these self replicating molecules (an analog for mutation) in such ways that could either boost or interfere with its ability to react, thus boosting or interfering with its ability to replicate and spread in the population.