㈠ 酶通過提供能量和降低化學反應的活化能來提高化學反應速率
A、酶的催化具有高效性,其作用本質是通過降低化學反應的活化能來提高化學反應速率,但不提供能量,A錯誤;
B、酶可以作為催化劑,由於酶的成分絕大多數是蛋白質,少數是RNA,當存在蛋白酶或RNA水解酶時,酶也可以作為該催化反應的底物,被催化水解,B正確;
C、代謝的終產物可反饋調節相關酶活性,進而調節代謝速率,C正確;
D、同一種酶可存在於分化程度不同的活細胞中,如ATP合成酶及水解酶等,D正確.
故選:A.
㈡ 催化劑能提高反應物活性為什麼是對的
因為催化劑降低了化學反應所需要的啟動能量,所以是對的,與之相反提高化學反應活化能的是緩沖劑
㈢ 在有機反應中,濃硫酸作為催化劑是如何提高反應速率的
人們利用催化劑,可以提高化學反應的速度,這被稱為催化反應。大多數催化劑都只能加速某一種化學反應,或者某一類化學反應,而不能被用來加速所有的化學反應。催化劑並不會在化學反應中被消耗掉。不管是反應前還是反應後,它們都能夠從反應物中被分離出來。不過,它們有可能會在反應的某一個階段中被消耗,然後在整個反應結束之前又重新產生。 使化學反應加快的催化劑,叫做正催化劑;使化學反應減慢的催化劑,叫做負催化劑。例如,酯和多糖的水解,常用無機酸作正催化劑;二氧化硫氧化為三氧化硫,常用五氧化二釩作正催化劑,這種催化劑是固體,反應物為氣體,形成多相的催化作用,因此,五氧化二釩也叫做觸媒或接觸劑;食用油脂里加入0.01%~0.02%沒食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸敗,在這里,沒食子酸正丙酯是一種負催化劑(也叫做緩化劑或抑制劑)。 目前,對催化劑的作用還沒有完全弄清楚。在大多數情況下,人們認為催化劑本身和反應物一起參加了化學反應,降低了反應所需要的活化能。有些催化反應是由於形成了很容易分解的「中間產物」,分解時催化劑恢復了原來的化學組成,原反應物就變成了生成物。有些催化反應是由於吸附作用,吸附作用僅能在催化劑表面最活潑的區域(叫做活性中心)進行。活性中心的區域越大或越多,催化劑的活性就越強。反應物里如有雜質,可能使催化劑的活性減弱或失去,這種現象叫做催化劑的中毒。 催化劑對化學反應速率的影響非常大,有的催化劑可以使化學反應速率加快到幾百萬倍以上。催化劑一般具有選擇性,它僅能使某一反應或某一類型的反應加速進行。例如,加熱時,甲酸發生分解反應,一半進行脫水,一半進行脫氫: HCOOH=H2O+CO HCOOH=H2+CO2 如果用固體Al2O3作催化劑,則只有脫水反應發生;如果用固體ZnO作催化劑,則脫氫反應單獨進行。這種現象說明,不同性質的催化劑只能各自加速特定類型的化學反應過程。因此,我們利用催化劑的選擇性,可使化學反應主要向某一方向進行。 在催化反應里,人們往往加入催化劑以外的另一物質,以增強催化劑的催化作用,這種物質叫做助催化劑。助催化劑在化學工業上極為重要。例如,在合成氨的鐵催化劑里加入少量的鋁和鉀的氧化物作為助催化劑,可以大大提高催化劑的催化作用。 鈀催化劑被廣泛應用於工業
催化劑在現代化學工業中佔有極其重要的地位,現在幾乎有半數以上的化工產品,在生產過程里都採用催化劑。例如,合成氨生產採用鐵催化劑,硫酸生產採用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產中,都採用不同的催化劑。據統計,約有80%~85%的化工生產過程使用催化劑(如氨、硫酸、硝酸的合成,乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合,石油、天然氣、煤的綜合利用,等等),目的是加快反應速率,提高生產效率。在資源利用、能源開發、醫葯製造、環境保護等領域,催化劑也大有作為,科學家正在這些領域探索適宜的催化劑以期在某些方面有新的突破。催化劑顯然是參加了反應,只是作為一個反應中介,在反應前後總量不變(注意,不是在反應中總量不變),而使得加快或減緩反應速度的一種物質。 比如有反應 A+B=C 而A+R=X ,X+B=C+R 這樣反應的話,速度會和上式不一樣, 則R在反應前後問題沒有變化,則可說R是反應A+B=C的催化劑。
㈣ 提高化學反應速率的理論基礎
這是化學反應速率會考到的內容:
一、化學反應速率的含義及表示方法
1、含義:用單位時間里反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。
2、表示:vi
=△Ci/t
單位:mol•L-1
•time
-1(s-1、m-1、h-1等)
3、特點:
⑴對於反應
m
A(g)
+
n
B(g)→
p
C(g)
+
q
D(g)
(可逆反應)
化學計量數之比等於速率比,等於濃度變化量比,等於各物質的物質的量變化量之比。
即m
:
n
:
p
:
q
=vA
:
vB
:
vC
:
vD
=△CA:△CB:△CC:△CD
=△nA:△nB:△nC:△nD
⑵
對同一化學反應,用不同物質表示其化學反應的速率時,數值不同,但含義相同
⑶
比較同一反應在不同條件下的化學反應速率的大小,必須把不同條件下的不同物質表示的速率,換算成為同種物質同一單位表示的反應速率,才能比較
兩點注意:①vi速率一律取正值即:vi
>
0
②純固體、純液體濃度為定值,一般不表示速率
二、影響反應速率的因素
內因:反應物本身的性質。
外因:1、濃度:
物質濃度越大反應速率越大(固體、純液體除外)【固體反應物表面積的大小會影響化學反應速率】
2、壓強:對於氣體來說,增大壓強就是增大反應物的濃度,因而可以增大化學反應速率。
對於非氣體(固體、液體、溶液)來說,改變壓強對反應速率
①恆溫時:增加壓強引起體積縮小引起濃度增大引起反應速率加快。
②恆容時:a.充入氣體反應物引起濃度增大引起總壓增大引起反應速率加快。
b.充入「惰氣」引起總壓增大,但各物質濃度不變,反應速率不變。
③恆壓時:充入「惰氣」引起體積增大引起各反應物濃度減少引起反應速率減慢。
3、溫度:
每升高10℃
,化學反應速率通常增大到原來的2~4倍。
4、催化劑:正催化劑能提高反應速率。催化劑在一定條件下活性最大。
㈤ 如何促進化學反應的進行
增加其中一種反應物的用量 使其充分反應 提高其產率
改變反應條件 使其充分反應 提高產率
將產物及時從反應堆中提取出來 是化學反應正向進行 提高其產率
增加接觸面積 是反應物得到充分接觸 使其達到完全反應的理想狀態 提到產率
㈥ 化學反應的影響因素有哪些,如何提高化學反應的選擇性
化學反應的影響因素:
濃度
如果我們將濃度增大,也就是使單位體積內分子總數增加了,由於單位體積內分子總量的增加,就造成了單位體積里邊碰撞次數增加了,也就是有效的碰撞次數增加了,因此造成化學反應速率增大,也就是說增大濃度可以增大化學反應速率。
壓強
壓強的改變在化學當中操作起來是減小體積,當我們把一個含有氣體的化學反應的容器增大壓強的時候,也就是減小體積。當我們減小體積的時候,這時候就造成了氣體相關物質的濃度變大了,如果濃度變大了,就會造成有效碰撞在單位體積里邊次數的增加,進一步增長了化學反應速率的增大,這就是壓強影響的因素。
溫度
溫度是分子動能的標志,當我們將溫度升高的時候,分子的能量就提高了。分子的能量提高,可以表現為分子運動的速度加快了。當高速運動的分子相撞的時候,那麼它們有效碰撞就要增加,真正發生化學反應的機會就增加了,最終導致化學反應速率增大。
催化劑
正催化劑可以降低反應所需要的能量。因此化學反應當中,只有那些具有較高能量的分子,在相撞的時候才能夠有效的發生化學反應。但含有較高能量的分子在分子總數中所佔的比例非常小,如果我們要能夠使用某一種催化劑,降低化學反應所需要的能量,也就是說使更多的分子達到反應所需要的能量,這個時候有效碰撞次數就增加,進一步造成了化學反應速率的增大。
提高化學反應的選擇性是合成化學的主題,在諸多提高反應選擇性的方法中,利用微反應器(或稱為納米反應器)控制反應方向已顯示出良好的前景。利用微反應器控制反應方向,提高反應的選擇性.所使用的微反應器包括:環狀配體化合物的空穴(環糊精、冠醚、杯芳烴等),分子聚集體(膠束、反膠束、LB膜、囊泡、液晶等)以及多孔固體(分子篩、硅膠、氧化鋁、粘土等)。
㈦ 為什麼顆粒細化能提高材料的化學反應活性、燃燒結性能
顆粒細化可以增加反應物的接觸面積,提高反應的效率。
㈧ 加熱,無機催化劑,酶都可以加快化學反應速度,它們的作用原理各是什麼
加熱,有利於提高分子的活化能,使有效分子數增多,進而加快反應速率。無機催化劑能降低反應整體所需要的能量,進而增加有效分子的百分比,反應速率加快;酶,本身也是一種催化劑,不過是一種有機催化劑,和無機催化劑原理基本一致,不過酶具有最適溫度和活性溫度,在最適溫度時酶的活性最強,進而更有利於加快反應速率;然而,高於活性溫度,會導致酶失去活性,不再具備催化能力
㈨ 如何更好地提高酶的活力或催化效率
溫度,溶液酸鹼性:將溫度控制在酶活性最強的范圍內,根據不同種類酶控制溶液PH值,使酶具有催化效率高的因素有以下幾個方面。
(一)鄰近與定向效應
是指酶受底物誘導發生構象變化,使底物與酶的活性中心楔合,對於雙分子反應來說,兩個底物能集中在酶活性中心,彼此靠近並有一定的取向。這樣就大大提高了活性部位上底物的有效濃度,使一個分子間的反應變成了一個近似於分子內的反應,從而增加了反應速度。
(二)底物分子敏感鍵扭曲變形
酶活性中心的結構有一種可適應性,當專一性底物與活性中心結合時,可以誘導酶分子構象的變化,使反應所需要的酶中的催化基團與結合基團正確的排列和定位,使催化基團能夠合適地處在被作用的鍵的地方,這也就是前面提到過的「誘導契合」學說。與此同時,變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產生「張力」,甚至「變形」,從而促進酶-底物絡合物進入過渡態,降低了反應活化能,加速了酶促反應。實際上這是酶與底
物誘導契合的動態過程。酶活性中心的某些基團,在底物的分步反應中,經常表現為酸鹼催化與共價催化的作用。
(三)酸鹼催化
酸鹼催化有狹義的和廣義的。最初,化學家們認為:酸是H+離子,鹼是OH -離子。狹義的酸鹼催化就是H+離子或OH -離子對化學反應速度表現出的催化作用。酸鹼催化在有機化學反應中是比較普遍的現象。如在酸鹼的作用下,蛋白質可能水解為氨基酸,脂肪可以水解為甘油和脂肪酸。由於細胞內的環境接近中性,H+與OH -離子的濃度都很低,因此,在生物體內進行的酶促反應,H+與OH -離子的直接作用相當微弱。隨著科學的發展,概念的深化,後來把酸定義為質子的供體,鹼定義為質子的受體。現在所說的酸鹼催化作用,則是指組成酶活性中心的極性基團,在底物的變化中起質子的供體或受體的作用,這就是廣義的酸鹼催化。發生在細胞內的許多類型的有機反應都是廣義的酸鹼催化。例如,羰基的水化、羧酸酯或磷酸酯的水解、各種分子的重排以及許多取代反應都屬此種類型。酶活性中心處可以提供質子或接受質子而起廣義酸鹼催化作用的功能基團有:谷氨酸、天冬氨酸側鏈上的羧基,絲氨酸、酪氨酸中的羥基,半胱氨酸中的巰基,賴氨酸側鏈上的氨基,精氨酸中的胍基和組氨酸中的咪唑基。其中組氨酸的咪唑基值得特別注意,因為它既是一個很強的親核基團,又是一個有效的廣義酸鹼功能基團。
影響酸鹼催化反應速度的因素有兩個,第一個是酸鹼的強度,在這些功能基團中,組氨酸的咪唑基的解離情況pK值為6.0,在生理pH條件下,既可以作質子的供體又可作質子的受體。因此,咪唑基是催化中最有效最活潑的一個催化功能基團;第二個是這些功能基團供出質子或接受質子的速度,其中的咪唑基的情況特別突出,它供出或接受質子的速度十分迅速,其半衰期小於10-10秒。而且,供出或接受質子的速度幾乎相等。由於咪唑基有如此的優點,所以雖然組氨酸在大多數蛋白質中含量很少,卻很重要,在許多酶的活性中心處都含有組氨酸。推測很可能在生物進化過程中,它不是作為一般的結構蛋白成分,而是被選擇作為酶分子中的催化結構而存在下來的。具有酸鹼催化特徵的酶促反應,酶與底物結合成的中間產物是離子型絡合物。
(四)共價催化
還有一些酶以另一種方式來提高催化反應的速度,即共價催化。它是指酶活性中心處的極性基團,在催化底物發生反應的過程中,首先以共價鍵與底物結合,生成一個活性很高的共價型的中間產物,此中間產物很容易向著最終產物的方向變化,故反應所需的活化能大大降低,反應速度明顯加快。根據活性中心處極性基團對底物進攻的方式不同,共價催化可分為親電催化與親核催化兩種。較常見的是活性中心處的親核基團對底物的親核進攻。親核基團含有未成鍵的電子對,在酶促反應中,它向底物上缺少電子的正碳原子進攻。因親核基團對底物親核進攻而進行的催化作用,稱為親核催化。活性中心處的親核基團有:絲氨酸的羥基、半胱氨酸的巰基、組氨酸的咪唑基等。此外,輔酶中還含有另一些親核中心。以硫胺素為輔酶的一些酶如丙酮酸脫羧酶、含輔酶A的一些脂肪降解酶、含巰基的木瓜蛋白酶、以絲氨酸為催化基團的蛋白水解酶等,都有親核催化的機制。同理,親電催化則是親電基團對底物親電進攻而引起的催化作用。常見的親電基團有NH3+、Mg2+、Mn2+、Fe2+等。
(五)活性中心低介電微環境
酶分子中的疏水側鏈一般在分子內部組成疏水的非極性區,而表面則為親水基團組成的親水極性區。這就是說在酶分子上存在不同的微環境。
酶的活性中心凹穴內相對地說是非極性的,而在疏水的非極性區介電常數低,因此,酶的催化基團被低介電環境所包圍,在某些情況下排除高極性的水分子。這樣,底物分子敏感鍵和酶的催化基團之間就會有很大的反應力,有助於加速酶的反應。酶活性中心的這種性質也是使某些酶催化總速度增長的一個原因。
上面介紹了使酶具有高催化效率的幾個因素。實際上,它們並不是在所有的酶中同時起作用,更可能的情況是對不同的酶起主要作用的因素不完全相同,各自都有其特點,可以分別受一種或幾種因素的影響,也就是說各種酶的作用機理是不盡相同的。目前研究較為深入的有胰凝乳蛋白酶、溶菌酶、羧肽酶A等。在此,我們以胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)為例,較詳細地介紹這方面的研究結果,以便具體地了解酶的作用機理。
胰凝乳蛋白酶是胰臟中合成的一種蛋白水解酶。在胰臟中它以酶原的形式合成,是由245個氨基酸殘基組成的單一多肽鏈,通過5個二硫鍵交聯起來的。酶原是酶的無活性的前體。胰凝乳蛋白酶原與其它酶原,包括胰蛋白酶原、羧肽酶原、彈性蛋白酶原,一起儲存在胰臟的脂類-蛋白質膜上。當需要消化時,它們即分泌到十二指腸的管中,在那裡被激活而成為有活性的蛋白酶。
胰凝乳蛋白酶的活性中心由Asp102、His57及Ser195組成的。其中Ser195是酶活性中心的底物結合部位,His57是活性中心內的催化部位。Asp102、His57、Ser195三者構成一個氫鍵體系。大部分情況下,Asp102以離子化形式-COO-存在,Ser195以非離子化形式-CH2OH存在。由於His57的咪唑基的特殊性,既是一個很強的親核基團,又是一個有效的廣義酸鹼功能基團,從而成為Asp102羧基及Ser195羥基間的橋梁。Ser195由於His57及Asp102的影響而成為很強的親核基團,易於供給電子,如同接力賽跑那樣,Asp102從Ser195吸引的一個質子是質子先從Ser195傳遞到His57上,再由His57傳遞給Asp102。
我們把胰凝乳蛋白酶活性中心處Asp102與His57之間以及His57與Ser195之間形成氫鍵而建立起的一個平衡體系稱為電荷轉接系統,又稱電荷中繼網(charge relay network)。
胰凝乳蛋白酶在動物小腸中催化蛋白質的水解,它具有基團專一性,水解芳香族氨基酸,如苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的羧基端形成的肽鍵。此酶催化的底物是含醯胺鍵的多肽和H2O,產物為胺和酸。催化的全過程分為兩大階段。
第一階段——水解反應的醯化階段,產生第一個產物胺。
肽鍵水解是從Ser195的氧原子對底物敏感肽鍵的羰基碳原子進行親核攻擊開始的,結果形成了一個不穩定的四聯體,相當於中間產物ES,,它包括Ser195的羥基、底物的醯基部分、底物的氨基部分及His57的咪唑基,通過電荷轉接系統很容易地發生了反應。酶-底物的過渡態很快分解,敏感肽鍵C-N斷裂,產生第一個產物胺及醯基-酶中間產物,底物中的酸成分與Ser195羥基相連接。
第二階段——水解反應的脫醯階段。胺從底物中釋放出來,形成醯化胰凝乳蛋白酶,即酶-底物中間復合物。接著水分子進入活性中心,電荷轉接系統從水中吸收一個質子,結果OH -立即親核攻擊已連在Ser195上的底物的醯基碳原子,也形成一個短暫的四聯體。然後,Ser195的C-O鍵裂解產生第二個產物酸,這時酶又恢復自由狀態,再去進行下一輪催化。除胰凝乳蛋白酶外,在催化中具有「天冬氨酸、組氨酸、絲氨酸」電荷轉接系統的酶還有胰蛋白酶、彈性蛋白酶及枯草桿菌蛋白酶等,它們可能有類似的催化機理。在上述胰凝乳蛋白酶的催化反應中,組氨酸咪唑基起著廣義酸鹼催化劑的作用,先促進Ser195的羥基親核地附著到底物敏感肽鍵中的羰基碳原子上,形成共價的醯化中間物,再促進醯化的ES中間物上的醯基轉移到水(或其它的醯基受體如醇、氨基酸等)上。通過這個電荷轉接系統,進行酸鹼催化及形成共價中間產物,催化速度增加約為非酶催化水解反應的103倍。
㈩ 催化劑是如何加快化學反應速率的
活化分子才能參與反應,溶液中的分子並不全是活化分子,只有其中的活化分子才能參與反應,升高溫度可以使其中一部分不是活化分子的分子變成活化分子,改變壓強就使增加單位體積內的活化分子數,相當於壓縮,而催化劑則是使反應所需的活化能降低,使其中原本不是活化分子的分子所具有的能量也能夠參與反應,其實催化劑並不是不參與反應,有一種說法是這樣,催化劑催化的反應分為兩步,第一步先與其中一種反應物反應第二步再與另外的反應物反應,同時催化劑在這步反應種又被生成,相當於沒參與反應,而相對與沒加催化劑的反應,速度又提高了好多倍。