Вопрос№28. Катализ. Катализаторы и ингибиторы. Ферменты. Каталитические процессы в живых организмах.

Катализаторами называются вещества, изменяющие скорость химических реакций.

Одни катализаторы сильно ускоряют реакцию – положительный катализ, или просто катализ, другие – замедляют – отрицательный катализ. Отрицательный катализ часто называют ингибированием, а отрицательные катализаторы, снижающие скорость реакции, - ингибиторами.

Химические реакции, протекающие при участии катализаторов, называют каталитическими.

Сам катализатор в реакциях не расходуется и в конечные продукты не входит.

Различают два вида катализа – гомогенный (однородный) и гетерогенный (неоднородный) катализ.

При гомогенном катализе реагирующие вещества и катализатор образуют однофазную систему – газовую или жидкую, между катализатором и реагирующими веществами отсутствует поверхность раздела.

При гетерогенном катализе реагирующие вещества и катализатор образуют систему из разных фаз. В этом случае между катализатором и реагирующими веществами существует поверхность раздела.

Механизм действия катализаторов обычно объясняют образованием промежуточных соединений с одним из реагирующих веществ. Так, если медленно протекающую реакцию A + B = AB вести в присутствии катализатора К, то катализатор вступает в химическое взаимодействие из исходных веществ, образуя непрочное промежуточное соединение:

А + К = АК

Затем промежуточное соединение АК взаимодействует с другим веществом, при этом катализатор высвобождается:

АК + В = АВ + К

Особую роль играют биологические катализаторы – ферменты. При их участии протекают сложные химические процессы в растительных и животных организмах.

Ферменты (белки), выполняющие роль катализаторов в живых организмах. Основная функция ферментов - ускорять превращение веществ, поступающих в организм и образующихся при метаболизме, а также регулировать биохимические процессы, в том числе в ответ на изменяющиеся условия.

Вопрос№29. Оксиды, гидроксиды и соли как важнейшие класса неорганических соединений. Их классификация, способы получения и химические свойства.

Оксидами называются сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Классификация оксидов:

• Основные оксиды – это оксиды металлов, где металл проявляет валентность равную 1,2. Пример: FeO, MnO, K₂O.

• Амфотерные оксиды – это оксиды металлов и неметаллов с валентностью равной 2,3. Пример: Al₂O₃, ZnO, BeO, Fe₂O₃.

• Кислотные оксиды – это оксиды неметаллов и оксиды металлов, где металл проявляет валентность 4-7. Пример: N₂O₅, CrO₃, Mn₂O₇.

Оксиды также делятся на:

• Растворимые:

• Оксиды щелочных металлов (Li, Na, K)

• Щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba)

• Кислотные оксиды неметаллов, кроме SiO₂

• Нерастворимые:

• SiO₂

• Основные оксиды (FeO)

• Амфотерные (ZnO)

Способы получения:

1. Непосредственное соединение простого вещества с кислородом:

С + О₂ = СО₂; 4Li + O₂ = 2Li₂O

2. Горение сложных веществ:

СH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

3. Разложение при нагревании кислородных соединений:

CaCO₃ = CaO + CO₂; 2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂

Химические свойства:

1. Взаимодействие с водой:

Na₂O + H₂O = 2NaOH

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

2. Взаимодействие основного оксида с кислотным:

СaO + CO₂ = CaCO₃

3. Взаимодействие основного оксида с кислотами:

СuO + 2HCl = CuCl₂ + H₂O

4. Взаимодействие кислотного оксида со щелочами:

СO₂ + 2KOH = K₂CO₃ + H₂O

Гидроксиды (основания) – это сложные вещества, состоящие из атомов металла и гидроксогруппы.

Классификация оснований:

• Растворимые (щелочи): KOH, NH₄OH

• Нерастворимые: Fe(OH)₂, Al(OH)₃

Способы получения:

1. Растворимые в воде основания, т.е. щелочи, получаются при взаимодействии металлов или их оксидов с водой:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

Na₂O + H₂O = 2NaOH

2. Малорастворимые основания получают действием щелочей на водные растворы соответствуещих солей:

FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂ + Na₂SO₄

Химические свойства оснований:

1. Щелочь с кислотным оксидом:

6KOH + P₂O₅ = 2K₃PO₄ + 3H₂O

2. Щелочь с кислотой:

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

3. Щелочь и растворимая соль:

2KOH + MgSO₄ = K₂SO₄ + Mg(OH)₂

4. Нерастворимое основание и кислота:

Zn(OH)₂ + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂O

5. Нагревание нерастворимого основания:

Fe(OH)₂ = FeO + H₂O

Соли – это сложные вещества, состоящие из атомов металла и кислотного остатка.

Классификация солей:

• Средние (Na₂SO₄)

• Кислые (NaHSO₄)

• Основные (Mg(OH)Cl)

• Двойные и комплексные (KAl(SO₄)₂, K₄[Fe(CN)₆])

Способы получения:

1. Реакция нейтрализации:

KOH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O

2. Взаимодействие кислот с основными оксидами:

H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + H₂O

3. Взаимодействие кислот с солями:

H₂S + CuCl₂ = CuS + 2HCl

4. Взаимодействие двух солей:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2NaCl

5. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O

6. Взаимодействие щелочей с солями:

3KOH + FeCl₃ = 3KCl + Fe(OH)₃

7. Взаимодействие основных оксидов с кислотными:

CaO + SiO₂ = CaSiO₃

8. Взаимодействие металлов с неметаллами:

2K + Cl₂ = 2KCl

9. Взаимодействие металлов с кислотами:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

10. Взаимодействие металлов с солями:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Сu

Химические свойства:

1. В ряду стандартных электродных потенциалов каждый предыдущий металл вытесняет последующие из растворов их солей:

Zn + Hg(NO₃)₂ = Zn(NO₃)₂ + Hg

2. Взаимодействие со щелочами:

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

3. Взаимодействие с кислотами:

CuSO₄ + H₂S = CuS + H₂SO₄

4. Взаимодействие двух солей:

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl