自催化反应

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自催化是指一個化學反應所生成之產物為該反應之催化劑

若一組化學反應中一部分反應的產物足以催化其他反應,使得整組化學反應可自我供應能量和『食物分子』,則此組反應可稱作集體自催化(collectively autocatalytic)(參見en:autocatalytic set

自催化反應速率方程[编辑]

自催化反應中產物濃度的雙彎曲函數變化

二級自催化反應速率方程 A + B \rightarrow \;2B\ v = k[A][B]

A和B的濃度隨時間依據下式變化

[A]=\frac{[A]_0+[B]_0}{1+\frac{[B]_0}{[A]_0}e^{([A]_0+[B]_0)kt}}[B]=\frac{[A]_0+[B]_0}{1+\frac{[A]_0}{[B]_0}e^{-([A]_0+[B]_0)kt}}

典型的自催化反應等式圖形是雙彎曲函數:反應起初進行地很慢,因為幾乎沒有催化劑存在。反應速率隨著反應進行使催化劑量增加而加快,之後隨著濃度減少而減慢。若實驗的反應物或產物濃度遵守雙彎曲曲線,則此反應可能是自催化。

例如: 5 C2O42-(aq) + 2 MnO4(aq)+16 H+(aq) →10 CO2(g) + 2 Mn2+(aq)+ 8 H2O(l)

其反應式右側的生成物Mn2+為該反應的催化劑,反應會隨著Mn2+濃度的增加,逐漸加快。

自然發生假說[编辑]

1995年史都華考夫曼提出生命最初起源形式是自催化化學網狀系統。[1]

英國 動物行為學理察·道金斯在他2004年著作《祖先的故事》寫道自催化是無生源論的可能解釋。書中引用Julius Rebek與同事在加州斯克利普斯研究所完成的實驗。該實驗中他們以自催化氨基腺苷三酸酯(autocatalyst amino adenosine triacid ester (AATE))合成氨基腺苷(amino adenosine)與五氟苯酯(pentafluorophenyl ester),其中一個來自實驗的系統包含了多種能自行催化自身合成的AATE。此實驗證明了自催化可能可以造成族群內以遺傳進行競爭,可解釋為早期形式的天擇

自催化反應實例[编辑]

參與生命過程[编辑]

二位研究者,Robert Ulanowicz [3]與 Stuart Kauffman [4]提出自催化反應在生命演化中扮演重要角色,且繼續構成生命結構的基本元素。

參見[编辑]

  1. ^ Stuart Kauffman. At Home in the Universe: The Search for the Laws of Self-Organization and Complexity. Oxford University Press. 1995. ISBN 0195095995. 
  2. ^ Kovacs KA, Grof P, Burai L, Riedel M. Revising the Mechanism of the Permanganate/Oxalate Reaction. J. Phys. Chem. A. 2004, 108: 11026. doi:10.1021/jp047061u. 
  3. ^ Ecology, the Ascendent Perspective”, Robert Ulanowicz, Columbia Univ. Press 1997
  4. ^ Investigations, Stuart Kauffman, Oxford University Press

相關條目[编辑]

自催化反應與級數創建(en:Autocatalytic reactions and order creation)

外部連結[编辑]