мічних основ ферментативного каталізу зіграли в 40-50-х роках основоположні роботи Л. Полінга, Д. Ходжкин, М. Перутца і Дж. Кендра (всі ці видатні вчені є Нобелівськими лауреатами різних років), в яких методом рентгеноструктурного аналізу (РСА) була встановлена ??молекулярна структура білків і будова активних центрів біокаталізаторів і тим самим знята якась таємнича завіса, протягом багатьох років отделявшая ферменти від усіх інших каталізаторів.
Досягнення останньої чверті ХХ ст. в каталізі цілком і повністю пов'язані як з появою абсолютно нових експериментальних і розрахункових підходів (радіоспектроскопія, РФЕС, EXAFS, квантово-хімічні розрахунки та ін.), так і з радикальним поліпшенням просторово-часового дозволу фізичних та фізико-хімічних методів дослідження каталізаторів і каталітичних процесів (динамічний РСА, зондовая мікроскопія, фемтосекундними спектроскопія, in-situ ІЧ- і ЯМР-спектроскопія). Зрозуміло тому, що цей період характеризується швидше накопиченням величезної кількості фактичного експериментального матеріалу, ніж появою яскравих теоретичних ідей, що дозволяють з принципово нових позицій поглянути на проблему каталітичного феномена.
У теперішній же час тенденція у розвитку теоретичних концепцій каталізу проглядається зовсім чітко і служить хорошою ілюстрацією до основного закону процесу наукового пізнання, вираженого в нехитрому судженні про новий як про добре забутому старому. Відмова від створення витончених, але досить локальних теорій дії каталізаторів різної природи (гетерогенних, гомогенних, біологічних), добре пояснюють і до певної міри прогнозуючих це дія, супроводжується зараз усвідомленням того, що вироблення якихось загальних принципів функціонування будь-яких каталітичних систем може виявитися значно більш продуктивною. Свідченням тому є видання журналу Molecular Catalysis, а також регулярне проведення міжнародних конференцій з зв'язку між гомогенним і гетерогенним каталізом, де в рівній мірі представлені роботи з усіх аспектів і типам каталітичних реакцій, і це вселяє певний оптимізм щодо можливості створення узагальненої теорії каталізу.
1.2 Сутність каталізу
Якщо справа йде дійсно так, що майже весь експериментальний і теоретичний матеріал, яким володіє сучасна хімія, відноситься в основному до каталітичних реакцій, то питання про сутність каталізу стає одним з головних в хімії. Він включається, таким чином, в основну проблему хімії.
Головним критеріям каталізу є спосіб активації, що дозволяє розділити всі реакції на два типи. До каталітичних реакцій відносяться всі ті реакції, ініціювання яких (або активація молекул та інших частинок реагенту) відбувається шляхом розслаблення або розриву вихідних хімічних зв'язків при посередництві хімічної взаємодії з катализирующей бертоллідной системою за рахунок підвищеного енергетичного рівня активних центрів останньої.
До некаталітичні відносяться реакції, що протікають при активації молекул реагентів шляхом подачі в систему енергії ззовні.
Можна сказати, що існує досить певна межа між хімією каталітичної і хімією некаталітична. Остання - це переважно хімія молекул, активація яких при вступі в реакцію відбувається в результаті подачі енергії ззовні. Каталітична хімія - це хімія і дальтонідних і бертоллідних систем; активація молекул та ініціювання реакцій тут викликаються слабкими хімічними взаємодіями, що зменшують енергію вихідних зв'язків.
Межу між хімією каталітичної і некаталітична не можна уявити, однак, якоїсь геометричної лінією, скоріше це значна смуга проміжних процесів. Незважаючи на те що два способи активації реагентів - енергетичний і хімічний (каталітичний) - принципово різні, вони являють собою лише крайнощі. У чистому вигляді активація тільки за допомогою подачі енергії ззовні можлива для більшості неорганічних сполук лише поблизу плазмових станів, а для органічних речовин - вище 800-1000 ° С. У чистому вигляді каталітична активація практично не зустрічається: при низьких температурах реакції майже не вивчені, а ті кращі процеси каталізу, які здійснює природа в живих організмах, представляють суміщення каталітичної та енергетичної активації, але з явним переважанням першої.
Процеси, що відбуваються в інтервалі температур від 0 ° до 400-600 ° С, в більшості своїй представляють реакції, викликані і каталітичним впливом, і енергетичними факторами одночасно. Їх відмінність в цьому відношенні полягає тільки в ступеня переважання одного способу активації над іншим.
Таким чином, розглянутий вище головний критерій каталізу дозволяє, принаймні, визначити його місце серед хімічних явищ. У зв'язку з цим можна зробити і ще один крок у напрямку з'ясування сутності каталізу, а саме внести ясність у дискусійне питання про те, чи можна ...
