自催化反应
自催化是指一个化学反应所生成之产物为该反应之催化剂。
若一组化学反应中一部分反应的产物足以催化其他反应，使得整组化学反应可自我供应能量和‘食物分子’，则此组反应可称作集体自催化（collectively autocatalytic）（参见autocatalytic set）
自催化反应速率方程
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二级自催化反应速率方程 是
![{\displaystyle \ v=k[A][B]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1cd00ff30c5a48a1e072baf4c7c5a3736044f5a7)
A和B的浓度随时间依据下式变化
与
![{\displaystyle [A]={\frac {[A]_{0}+[B]_{0}}{1+{\frac {[B]_{0}}{[A]_{0}}}e^{([A]_{0}+[B]_{0})kt}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/441bd0aee36b9fc56db162b05fd2e398be4c1d4d)
![{\displaystyle [B]={\frac {[A]_{0}+[B]_{0}}{1+{\frac {[A]_{0}}{[B]_{0}}}e^{-([A]_{0}+[B]_{0})kt}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7b5b30238c201994af2b92d366d4c3776b769a4f)
典型的自催化反应等式图形是双弯曲函数：反应起初进行地很慢，因为几乎没有催化剂存在。反应速率随着反应进行使催化剂量增加而加快，之后随着浓度减少而减慢。若实验的反应物或产物浓度遵守双弯曲曲线，则此反应可能是自催化。
例如： 5 C2O42－(aq) + 2 MnO4－(aq)+16 H+(aq) →10 CO2(g) + 2 Mn2+(aq)+ 8 H2O(l)
其反应式右侧的生成物Mn2+为该反应的催化剂，反应会随着Mn2+浓度的增加，逐渐加快。
自然发生假说
[编辑]1995年史都华考夫曼提出生命最初起源形式是自催化化学网状系统。[1]
英国动物行为学家理察·道金斯在他2004年著作《祖先的故事》写道自催化是无生源论的可能解释。书中引用朱利叶斯·里贝克与同事在加州斯克里普斯研究所完成的实验。该实验中他们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）与五氟苯酯（pentafluorophenyl ester），其中一个来自实验的系统包含了多种能自行催化自身合成的AATE。此实验证明了自催化可能可以造成族群内以遗传进行竞争，可解释为早期形式的天择
自催化反应实例
[编辑]- Tin pest
- Reaction of Permanganate with Oxalic Acid （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 以上反应的机转[2]
- Vinegar syndrome
- 血红蛋白结合氧
- 阿司匹林自发降解为水杨酸和乙酸，使得久置于密封容器内的阿司匹林散发轻微的醋气味。
- , 缺少（添加）催化剂，苯乙酮经溴的α-溴化
参与生命过程
[编辑]二位研究者，Robert Ulanowicz [3]与 Stuart Kauffman [4]提出自催化反应在生命演化中扮演重要角色，且继续构成生命结构的基本元素。
参见
[编辑]- ^ Stuart Kauffman. At Home in the Universe: The Search for the Laws of Self-Organization and Complexity. Oxford University Press. 1995. ISBN 0195095995.
- ^ 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.
- ^ Ecology, the Ascendent Perspective”, Robert Ulanowicz, Columbia Univ. Press 1997
- ^ Investigations, Stuart Kauffman, Oxford University Press
相关条目
[编辑]自催化反应与级数创建(Autocatalytic reactions and order creation)