Chất xúc tác so với Enzyme
Khi một hoặc nhiều chất phản ứng chuyển đổi thành sản phẩm, chúng có thể trải qua các sửa đổi và thay đổi năng lượng khác nhau. Các liên kết hóa học trong các chất phản ứng đang bị phá vỡ và các liên kết mới đang hình thành để tạo ra các sản phẩm, hoàn toàn khác với các chất phản ứng. Loại biến đổi hóa học này được gọi là phản ứng hóa học. Một phân tử phải được kích hoạt trước khi chúng có thể trải qua phản ứng. Các phân tử thông thường không có nhiều năng lượng với chúng, chỉ đôi khi một số phân tử ở trạng thái năng lượng, để trải qua các phản ứng. Trường hợp có hai chất phản ứng, để phản ứng xảy ra, các chất phản ứng phải va chạm với nhau theo hướng thích hợp. Mặc dù các chất phản ứng chỉ gặp nhau, nhưng hầu hết các cuộc gặp gỡ đều không dẫn đến phản ứng. Những quan sát này đã đưa ra ý tưởng về việc có một rào cản năng lượng đối với các phản ứng.
Chất xúc tác là gì?
Chất xúc tác làm giảm rào cản năng lượng đối với phản ứng, do đó làm cho phản ứng diễn ra nhanh hơn theo một trong hai hướng. Các chất xúc tác có thể được định nghĩa là các chất làm tăng tốc độ của một phản ứng, nhưng vẫn không thay đổi sau một phản ứng. Mặc dù chất xúc tác có thể thay đổi dạng trong quá trình phản ứng, nhưng nó sẽ trở lại dạng ban đầu khi phản ứng kết thúc. Mặc dù chất xúc tác làm tăng tốc độ của phản ứng, nhưng nó không ảnh hưởng đến vị trí cân bằng. Trong phản ứng không có xúc tác, hàng rào năng lượng hoạt hóa cao so với phản ứng có xúc tác. Sự kích hoạt của một phản ứng có thể cao hơn nếu trạng thái chuyển tiếp có cấu trúc rất khó xảy ra. Chất xúc tác có thể làm giảm năng lượng này bằng cách liên kết phân tử chất phản ứng ở trạng thái trung gian giống trạng thái chuyển tiếp. Trong trường hợp này, liên kết làm giảm năng lượng xúc tác phản ứng. Hơn nữa, chất xúc tác có thể liên kết hai phân tử phản ứng và định hướng chúng để tăng cơ hội phản ứng. Do đó, chất xúc tác làm tăng tốc độ bằng cách giảm entropy hoạt động trong phản ứng. Xúc tác có thể được phân loại là xúc tác không đồng nhất và xúc tác đồng nhất. Nếu chất xúc tác và chất phản ứng ở hai giai đoạn, thì nó được cho là chất xúc tác dị thể (ví dụ: chất xúc tác rắn với chất phản ứng lỏng). Và nếu chúng ở trong cùng một pha (rắn, lỏng hoặc khí) thì đó là chất xúc tác đồng nhất. Chất xúc tác được sử dụng phần lớn trong các phòng thí nghiệm hóa học và các ngành công nghiệp, nhằm tăng hiệu quả của các phản ứng. Hầu hết các kim loại khối d như Pt, Pd, Cu đều có hoạt tính xúc tác phổ biến.
Enzyme là gì?
Enzyme là các đại phân tử sinh học thiết yếu. Chúng là các phân tử protein, đôi khi được liên kết với các kim loại khác, các co enzym hoặc các nhóm chân tay giả. Enzyme là chất xúc tác sinh học, làm tăng tốc độ phản ứng sinh học trong điều kiện rất nhẹ. Thông thường các enzym cần những điều kiện rất cụ thể để hoạt động. Ví dụ, chúng hoạt động ở nhiệt độ tối ưu, điều kiện pH … Enzyme là protein nên khi chúng chịu nhiệt độ cao, nồng độ muối, lực cơ học, dung môi hữu cơ và dung dịch axit hoặc bazơ đậm đặc, chúng có xu hướng biến tính. Hai đặc tính dường như làm cho enzyme trở thành chất xúc tác mạnh mẽ là:
- Đặc tính liên kết chất nền của chúng.
- Sự sắp xếp tối ưu của các nhóm xúc tác trong vị trí hoạt động của enzyme
Sự khác biệt giữa Catalyst và Enzyme là gì?
• Enzyme là chất xúc tác sinh học và chúng được biết là rất hiệu quả. Chúng gây ra sự cải thiện tốc độ, theo thứ tự cường độ lớn hơn mức độ của các chất xúc tác hóa học tốt nhất.
• Chất xúc tác có thể là chất hữu cơ hoặc vô cơ và các enzym là chất xúc tác hữu cơ.
• Enzyme đặc trưng cho chất nền. Nhưng các chất xúc tác khác thì không như vậy.
• Chỉ một phần nhỏ của enzym, được gọi là vị trí hoạt động tham gia vào quá trình xúc tác, giúp phân biệt chúng với các chất xúc tác khác.
