Залежність швидкості хімічних реакцій від каталізаторів. Ферментація технологічних процесів.
Одним з найбільш відомих в хімічній практиці методів зберігання швидкості хімічних реакцій є застосування каталізаторів.
Каталізатори – це речовини, які прискорюють хімічні реакції, але склад і кількість яких в кінці реакції залишається незмінними. Каталізатори мають високу специфічність дії, особливо ферменти – біокаталізатори різних ферментативних процесів. Для гідролізу крохмалю необхідний фермент амілаза, для сахарози – сахароза, для мальтози – мальтоза. Без ферментів неможливе проходження жодного біонічного процеса.
Ферментативні процеси використовуються в багатьох технологічних процесах – під час виготовлення спирту, пива, квасу, хліба, морозива, сиру тощо.
Виготовлення твердих жирів, наприклад маргарину, проходить гідруванням рослинних масел над каталізатором, який є сплавом нікелю з міддю або нікелю з алюмінієм.
В хлібопеченні особливе значення мають амілази, які розщеплюють крохмаль і протеази, які розщеплюють білок. Від активності амілаз залежить швидкість бродіння тіста. В спиртовій і пивовар енній промисловості використовують амілази, джерелом яких можуть бути солод і мікробні препарати.
У виноробстві і під час ферментації тютюну застосовують фермент поліфеноксидазу, від активності якої в значній мірі залежить букет і колір вина і сортові якості тютюну.
Фермент пектинестераза застосовують для розчинення пектинових оболонок рослинних волокон, видалення помутніння фруктових соків під час виробництва мармеладів, желе, виготовлення плодових та овочевих пюре.
β-фруктофуранозідаза використовується для зміни консистенції під час виготовлення штучного меду і морозива.
Механізм дії каталізаторів.
Для гомогенних систем існує теорія каталіза – проміжних сполук.
Головна функція каталізатора – зменшення енергії активації, тому реакції за участі каталізатора проходять значно швидше.
Наприклад: без каталізатора реакція розкладу йодоводню проходить повільно, Е а = 168 кДж/моль, якщо застосовувати платиновий каталізатор, то Е а = 59 кДж/моль.
Для гетерогенна систем існує інша – адсорбційна теорія. Суть теорії: молекули реагуючих речовин адсорбуються на поверхні каталізатора (на активних центрах). Таким чином на каталізаторі створюється підвищена концентрація цих речовин і ці є причиною прискорення проходження реакції.