Автокатализ

АВТОКАТАЛИЗ, ускорение химической реакции одним из её продуктов, являющимся катализатором превращения исходных веществ. Пример автокатализа - гидролиз сложных эфиров, в частности, этилацетата:

СН₃С(О)ОС₂Н₅ +H₂O →←СН₃СООН + С₂Н₅ОН (медленно);

СН₃С(O)OС₂Н₅ + СН₃СООН→← СН₃С(O)O(Н⁺)С₂Н₅ + СН₃СОO^-;

СН₃С(O)O(Н⁺)С₂Н₅+H₂O→←СН₃СООН + С₂Н₅ОН + Н⁺ (быстро).

Образующаяся уксусная кислота СН₃СООН катализирует гидролиз, что и приводит к ускорению реакции. Автокатализ часто наблюдается в окислительно-восстановительных реакциях (например, окисление щавелевой кислоты перманганатом калия).

Автокаталитическая реакция характеризуется следующими параметрами: периодом индукции τ, в течение которого реакция протекает очень медленно; глубиной превращения х_макс = [А]_макс/[А]₀, когда достигается максимальная скорость v_мaкc превращения реагента А ([А]₀ и [А]_макс - концентрации реагента, начальная и в момент достижения v_мaкc); величиной v_мaкc.

Самый простой случай автокатализа, когда реагент А превращается в продукт В, а последний по бимолекулярной реакции ускоряет этот процесс. Кинетика накопления продукта описывается уравнением

ΔΒ=[Β]₀(e^kt-1)(1+[Β]₀[Α]₀^-1e^kt)^-1

([А]₀ и [В]₀ - концентрации реагента и продукта в момент времени t = 0, k - константа скорости), v_макс = 0,25k[A]₀² и x_макс = 0,5 при [В]₀« [А]₀.

Скорость некоторых автокаталитических реакций многократно проходит через максимум и минимум - так называемая кинетическая осцилляция (реакция Белоусова - Жаботинского).

Лит.: Денисов Е. Т. Кинетика гомогенных химических реакций. 2-е изд. М., 1988.