Skip to main content
Global

12.8: Catalysis

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    188669

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

    • Eleza kazi ya kichocheo kwa suala la utaratibu wa majibu na michoro za nishati
    • Orodha ya mifano ya kichocheo katika michakato ya asili na viwanda

    Miongoni mwa mambo yanayoathiri viwango vya mmenyuko wa kemikali yaliyojadiliwa mapema katika sura hii ilikuwa kuwepo kwa kichocheo, dutu inayoweza kuongeza kiwango cha mmenyuko bila kutumiwa katika mmenyuko. Dhana zilizoletwa katika sehemu ya awali juu ya utaratibu wa majibu hutoa msingi wa kuelewa jinsi vichocheo vinavyoweza kukamilisha kazi hii muhimu sana.

    Kielelezo 12.19 kinaonyesha michoro za mmenyuko kwa mchakato wa kemikali kwa kutokuwepo na kuwepo kwa kichocheo. Ukaguzi wa michoro unaonyesha sifa kadhaa za athari hizi. Sambamba na ukweli kwamba michoro mbili zinawakilisha majibu sawa ya jumla, curves wote huanza na kuishia kwa nguvu sawa (katika kesi hii, kwa sababu bidhaa ni juhudi zaidi kuliko reactants, majibu ni endothermic). Njia za majibu, hata hivyo, ni tofauti kabisa. mmenyuko uncatalized kuendelea kupitia utaratibu hatua moja (moja ya mpito hali aliona), ambapo majibu kichocheo ifuatavyo utaratibu hatua mbili (nchi mbili mpito aliona) na hasa chini uanzishaji nishati. Tofauti hii inaonyesha njia ambazo kichocheo kinafanya kazi ili kuharakisha athari, yaani, kwa kutoa utaratibu mbadala wa majibu na nishati ya chini ya uanzishaji. Ingawa utaratibu wa majibu ya kichocheo kwa mmenyuko hauhitaji kuhusisha idadi tofauti ya hatua kuliko utaratibu usiofanywa, ni lazima utoe njia ya majibu ambayo kiwango cha kuamua hatua ni kasi (chini E a).

    Grafu inavyoonyeshwa na lebo, “Kiwango cha mmenyuko,” inayoonekana kwenye mshale unaoelekeza kulia chini ya mhimili wa x na lebo, “Nishati,” katika mshale unaoelekeza juu uliosalia tu wa mhimili wa y. Takriban moja ya tano ya njia ya juu ya mhimili wa y, sehemu ndogo sana, sehemu fulani iliyopigwa ya rangi nyekundu na bluu inavyoonyeshwa. Mkoa huu umeitwa “Reactants.” Curve nyekundu ya concave chini inaendelea hadi kufikia kiwango cha juu karibu na urefu wa mhimili wa y. Kutoka kilele, curve inaendelea kushuka hadi kanda ya pili ya usawa iliyopigwa kwa urefu wa karibu theluthi urefu wa y-axis. Eneo hili lililopigwa limeandikwa, “Bidhaa.” Curve ya pili hutolewa kwa bluu na mikoa sawa iliyopigwa wakati wa mwanzo na mwisho wa pembe. Urefu wa curve hii ni karibu theluthi mbili urefu wa Curve kwanza na haki tu ya upeo wake, Curve hupungua chini, kisha huongezeka nyuma na inaendelea mwenendo wa kushuka kwa urefu wa chini, lakini sawa na ile ya Curve nyekundu. Mstari wa moja kwa moja ulio na usawa unatoka mahali ambapo curves zote zinaanza katika eneo la “Reactants”. Mshale wa upande mmoja unatoka kwenye eneo la “Bidhaa” mwishoni mwa curves zote mbili hadi mstari huu ulio na usawa. Hii ni kinachoitwa “mji mkuu delta H.” Mshale wa upande mmoja unaendelea kutoka kwenye mstari uliojaa usawa hadi kilele cha concave nyekundu chini ya Curve. Mshale huu ni kinachoitwa “E subscript a.” Mshale mwingine wa upande mmoja unatoka kwenye mstari wa usawa uliopigwa hadi kilele cha pembe ya bluu. Mshale huu ni kinachoitwa “E subscript a.”
    Kielelezo 12.19 Mchoro wa majibu kwa mchakato wa mwisho wa kutokuwepo (nyekundu curve) na uwepo (bluu Curve) ya kichocheo. Njia iliyochochewa inahusisha utaratibu wa hatua mbili (kumbuka kuwepo kwa majimbo mawili ya mpito) na aina ya kati (iliyowakilishwa na bonde kati ya majimbo mawili ya mabadiliko).

    Mfano 12.15

    Matukio ya Mitikio ya Athari zilizochochewa

    Michoro miwili ya majibu hapa inawakilisha majibu sawa: moja bila kichocheo na moja yenye kichocheo. Tathmini nishati ya uanzishaji kwa kila mchakato, na kutambua ni nani anayehusisha kichocheo. Katika takwimu hii, grafu mbili zinaonyeshwa. X-axes ni lebo, “Kiwango cha mmenyuko,” na y-axes ni lebo, “Nishati (k J).” Y-axes ni alama kutoka 0 hadi 50 katika vipindi vya tano. Katika, Curve bluu inavyoonekana. Inaanza na sehemu ya usawa saa 6. Curve kisha inaongezeka kwa kasi karibu katikati ili kufikia kiwango cha juu cha 32 na sawa huanguka kwenye sehemu nyingine ya usawa saa 10. Katika b, curve huanza na kuishia sawa, lakini kiwango cha juu kilichofikiwa karibu na katikati ya grafu ni 20 tu.

    Suluhisho

    Nguvu za uanzishaji zinahesabiwa kwa kuondoa nishati ya reactant kutoka nishati ya hali ya mpito.
    mchoro (a):Ea=32KJ-6KJ=26KJ mchoro (b):Ea=20KJ-6KJ=14KJmchoro (a):Ea=32KJ-6KJ=26KJ mchoro (b):Ea=20KJ-6KJ=14KJ

    Mmenyuko wa kichocheo ni moja yenye nishati ndogo ya uanzishaji, katika kesi hii inawakilishwa na mchoro b.

    Angalia Kujifunza Yako

    Mchoro wa majibu kwa mchakato wa kemikali na bila kichocheo huonyeshwa hapa chini. Athari zote mbili zinahusisha utaratibu wa hatua mbili na hatua ya kwanza ya kuamua kiwango. Compute nguvu uanzishaji kwa hatua ya kwanza ya kila utaratibu, na kutambua ambayo sambamba na majibu kichocheo. Je, hatua ya pili ya mifumo hii miwili inalinganishaje? Katika takwimu hii, grafu mbili zinaonyeshwa. X-axes ni lebo, “Kiwango cha mmenyuko,” na y-axes ni leadedc “Nishati (k J).” Y-axes ni alama kutoka 0 hadi 100 kwa vipindi vya 10. Katika, Curve bluu inavyoonekana. Inaanza na sehemu ya usawa saa 10. Curve kisha kuongezeka kwa kasi karibu katikati ya kufikia kiwango cha juu ya 91, kisha kasi huanguka kwa karibu 52, tena kuongezeka kwa kasi kwa karibu 73 na kuanguka kwa sehemu nyingine ya usawa katika karibu 5. Katika b, Curve huanza na kuishia sawa, lakini kilele cha kwanza kinafikia karibu 81, matone hadi 55, kisha huongezeka hadi 77 kabla ya kuanguka kwa eneo la usawa saa 5.

    Jibu:

    Kwa hatua ya kwanza, E = 80 kJ kwa (a) na 70 kJ kwa (b), hivyo mchoro (b) unaonyesha majibu yaliyochochewa. Nguvu za uanzishaji kwa hatua ya pili ya taratibu zote mbili ni sawa, 20 kJ.

    Vichocheo vinavyolingana

    Kichocheo cha homogeneous kiko katika awamu sawa na wahusika. Inaingiliana na reactant kuunda dutu ya kati, ambayo hutengana au humenyuka na mmenyuko mwingine katika hatua moja au zaidi ili kurejesha kichocheo cha awali na fomu ya bidhaa.

    Kama mfano muhimu wa catalysis homogeneous, fikiria safu ya ozoni ya dunia. Ozone katika anga ya juu, ambayo inalinda dunia kutoka mionzi ya ultraviolet, hutengenezwa wakati molekuli za oksijeni zinachukua mwanga wa ultraviolet na hupata majibu

    3O2(g)→hv2O3(g)3O2(g)→hv2O3(g)

    Ozoni ni molekuli isiyo imara kiasi ambayo hutengana ili kuzalisha oksijeni diatomiki kwa reverse ya equation hii. Mmenyuko huu wa kuharibika ni sawa na utaratibu wa hatua mbili zifuatazo:

    O3⟶O2+OO+O3⟶2O2O3⟶O2+OO+O3⟶2O2

    Dutu kadhaa zinaweza kuchochea uharibifu wa ozoni. Kwa mfano, utengano wa oksidi ya nitriki—kichocheo cha ozoni huaminika kutokea kupitia utaratibu wa hatua tatu zifuatazo:

    HAPANA (g)+O3(g)⟶HAPANA2(g)+O2(g)O3(g)⟶O2(g)+O(g)HAPANA2(g)+O(g)⟶HAPANA(g)+O2(g)HAPANA (g)+O3(g)⟶HAPANA2(g)+O2(g)O3(g)⟶O2(g)+O(g)HAPANA2(g)+O(g)⟶HAPANA(g)+O2(g)

    Kama inavyotakiwa, mmenyuko wa jumla ni sawa kwa utaratibu wa hatua mbili usio na hatua na utaratibu wa hatua tatu usio na kichocheo:

    2O3(g)⟶3O2(g)2O3(g)⟶3O2(g)

    Kumbuka kwamba NO ni reactant katika hatua ya kwanza ya utaratibu na bidhaa katika hatua ya mwisho. Hii ni sifa nyingine ya tabia ya kichocheo: Ingawa inashiriki katika mmenyuko wa kemikali, haitumiwi na majibu.

    Picha ya Kemia

    Mario Molina

    Tuzo ya Nobel ya Kemia ya 1995 ilishirikiwa na Paul J. Crutzen, Mario J. Molina (Kielelezo 12.20), na F. Sherwood Rowland “kwa kazi yao katika kemia ya anga, hasa kuhusu malezi na utengano wa ozoni.” 1 Molina, raia wa Mexico, alifanya kazi zake nyingi katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT).

    Picha inavyoonekana ya Mario Molina. Kwa haki ya picha, picha ya hemphere ya kusini ya Dunia inavyoonyeshwa na kanda ya kati ya mviringo katika rangi ya zambarau na radius ya karibu nusu ile ya hemisphere nzima. Nje ya mkoa huu ni bendi nyembamba ya kifalme ya bluu, ikifuatiwa na bendi ya nje nyembamba ya bluu ya bluu. Wengi wa mkoa wa nje ni kijani. Bendi mbili ndogo za njano zipo katika mikoa ya chini ya picha hiyo.
    Kielelezo 12.20 (a) Mwanakemia wa Mexico Mario Molina (1943 -) alishiriki Tuzo ya Nobel katika Kemia mwaka 1995 kwa ajili ya utafiti wake juu ya (b) shimo la ozoni la Antarctic. (mikopo a: kwa hisani ya Mario Molina; mikopo b: mabadiliko ya kazi na NASA)

    Mwaka 1974, Molina na Rowland walichapisha karatasi katika jarida la Nature linaloelezea tishio la gesi za chlorofluorocarbon kwa utulivu wa safu ya ozoni katika anga ya juu ya dunia. Safu ya ozoni inalinda dunia kutoka mionzi ya jua kwa kunyonya mwanga wa ultraviolet Kama athari za kemikali zinadhoofisha kiasi cha ozoni katika anga ya juu, “shimo” linalopimika linaunda juu ya Antaktika, na ongezeko la kiasi cha mionzi ya jua ultraviolet— inayohusishwa sana na kuenea kwa saratani za ngozi—hufikia uso wa dunia. Kazi ya Molina na Rowland ilikuwa muhimu katika kupitishwa kwa Itifaki ya Montreal, mkataba wa kimataifa uliosainiwa mwaka 1987 ambao ulifanikiwa kuanza kumaliza uzalishaji wa kemikali zinazohusishwa na uharibifu wa ozoni.

    Molina na Rowland walionyesha kuwa atomi za klorini kutoka kwa kemikali zinazotengenezwa na binadamu zinaweza kuchochea uharibifu wa ozoni katika mchakato unaofanana na ule ambao NO huharakisha kupungua kwa ozoni. Atomi za klorini huzalishwa wakati klorokaboni au klorofluorokaboni-mara moja kutumika sana kama friji na propellants-ni photochemically kuoza na mwanga ultraviolet au kuguswa na radicals hidroks Utaratibu wa sampuli unaonyeshwa hapa kwa kutumia kloridi ya methyl:

    CH3Cl+OH⟶Cl+bidhaa nyingineCH3Cl+OH⟶Cl+bidhaa nyingine

    Radicals ya klorini huvunja ozoni na hurejeshwa na mzunguko wa kichocheo zifuatazo:

    Cl+O3⟶ClO+O2ClO+O⟶Cl+O2majibu ya jumla:O3+O⟶2O2Cl+O3⟶ClO+O2ClO+O⟶Cl+O2majibu ya jumla:O3+O⟶2O2

    Klorini moja ya monatomiki inaweza kuvunja maelfu ya molekuli za ozoni. Kwa bahati nzuri, wengi wa klorini ya anga ipo kama aina kichocheo inaktiv Cl 2 na ClOnO 2.

    Tangu kupokea sehemu yake ya Tuzo ya Nobel, Molina ameendelea na kazi yake katika kemia ya anga huko MIT.

    Jinsi Sayansi Kuunganisha

    Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase upungufu

    Enzymes katika mwili wa binadamu hufanya kama kichocheo kwa athari muhimu za kemikali katika kimetaboliki ya seli. Kwa hivyo, upungufu wa enzyme fulani unaweza kutafsiri ugonjwa unaohatarisha maisha. G6PD (glucose-6-phosphate dehydrogenase) upungufu, hali ya maumbile ambayo husababisha upungufu wa enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase, ni ya kawaida enzyme upungufu kwa binadamu. Enzyme hii, inavyoonekana katika Kielelezo 12.21, ni enzyme ya kiwango cha kupunguza kwa njia ya metabolic ambayo hutoa NADPH kwa seli (Kielelezo 12.22).

    Mfano wa rangi ya muundo wa glucose-6-phosphate dehydrogenase unaonyeshwa. Molekuli ina maskio mawili tofauti ambayo yanajazwa na mikoa ya ribbon-kama ya njano, lavender, bluu, fedha, kijani, na nyekundu.
    Kielelezo 12.21 glucose-6-phosphate dehydrogenase ni enzyme ya kiwango cha kupunguza kwa njia ya metabolic ambayo hutoa NADPH kwa seli.

    Uvunjaji katika njia hii unaweza kusababisha glutathione iliyopunguzwa katika seli nyekundu za damu; mara glutathione yote ikitumiwa, enzymes na protini nyingine kama vile hemoglobin huathirika na uharibifu. Kwa mfano, hemoglobin inaweza kuwa metabolized kwa bilirubin, ambayo inaongoza kwa jaundi, hali ambayo inaweza kuwa kali. Watu ambao wanakabiliwa na upungufu wa G6PD lazima kuepuka baadhi ya vyakula na madawa zenye kemikali ambayo inaweza kusababisha uharibifu glutathione-upungufu seli zao nyekundu za damu.

    Utaratibu wa majibu unapangwa katika takwimu hii. Kwa upande wa kushoto, jina la Glucose linafuatiwa na mshale usio na usawa, unaoelekeza kulia, ulioitwa, “Hexokinase.” Chini ya mshale huu na upande wa kushoto ni umbo la nyota ya njano iliyoandikwa, “A T P.” Mshale wa mviringo unatoka kwenye sura hii hadi mshale unaoelekeza kulia, na chini ya haki ya mviringo mdogo wa kahawia unaoitwa, “A D P.” Na haki ya mshale usawa ni jina Glucose 6 phosphate, ambayo ni ikifuatiwa na mwingine usawa, kulia akizungumzia mshale ambayo ni lebo, “G 6 P D.” Mstatili mdogo wa machungwa chini na kushoto wa mshale huu umeandikwa “N A D P superscript plus.” Mshale wa mviringo unatoka kwenye sura hii hadi mshale unaoelekeza kulia, na chini ya haki ya mstatili mdogo wa rangi ya salmoni iliyoandikwa “N A P D H.” Mshale wa mviringo unatoka kwenye sura hii chini na upande wa kushoto, kurudi kwenye mstatili wa machungwa ulioandikwa, “N A D P superscript plus.” Mshale mwingine wa mviringo unatoka kwenye mviringo wa kijani ulioitwa “G S S G” chini ya mstatili wa machungwa, hadi mshale unaozunguka kwenye mstatili wa machungwa. Hii mwisho ikiwa mshale inaendelea juu ya haki ya chini ya pili kijani mviringo kinachoitwa, “G S H.” Mwisho wa mshale huu wa mviringo umeandikwa, “Glutathione reductase.” Kwa haki ya mshale wa kulia wa usawa unaonekana jina 6 phosphogluconate.
    Kielelezo 12.22 Katika utaratibu wa njia ya pentose phosphate, G6PD huchochea majibu ambayo inasimamia NADPH, enzyme ya ushirikiano ambayo inasimamia glutathione, antioxidant ambayo inalinda seli nyekundu za damu na seli nyingine kutokana na uharibifu wa oxidative.

    Vichocheo tofauti

    Kichocheo cha kutofautiana ni kichocheo kilichopo katika awamu tofauti (kwa kawaida imara) kuliko majibu. Vichocheo vile kwa ujumla hufanya kazi kwa kutoa uso wa kazi ambayo majibu yanaweza kutokea. Athari za awamu ya gesi na kioevu zilizochochewa na vichocheo tofauti hutokea kwenye uso wa kichocheo badala ya ndani ya awamu ya gesi au kioevu.

    Catalysis isiyo ya kawaida inahusisha taratibu zifuatazo:

    1. Adsorption ya reactant (s) juu ya uso wa kichocheo
    2. Utekelezaji wa reactant adsorbed (s)
    3. Majibu ya reactant adsorbed (s)
    4. Desorption ya bidhaa (s) kutoka uso wa kichocheo

    Kielelezo 12.23 unaeleza hatua ya utaratibu kwa ajili ya majibu ya misombo zenye carbon-carbon mara mbili dhamana na hidrojeni juu ya kichocheo nickel. Nikeli ni kichocheo kinachotumiwa katika hidrojeni ya mafuta na mafuta ya polyunsaturated (ambayo yana vifungo kadhaa vya kaboni-kaboni mara mbili) kuzalisha mafuta na mafuta yaliyojaa (ambayo yana vifungo vya kaboni-kaboni pekee).

    Katika takwimu hii, michoro nne zilizoandikwa kwa njia ya d zinaonyeshwa. Katika kila mmoja, uso wa mraba wa kijani unaonyeshwa kwa mtazamo wa kutoa muonekano wa tatu-dimensional. Katika, studio “N i uso” ni kuwekwa juu na line sehemu kupanua kwa mraba kijani. Katika upande wa kushoto wa chini na wa juu, jozi za nyanja nyeupe zilizounganishwa pamoja zinaonekana pamoja na nyanja nyeupe kwenye uso wa kijani. Mishale nyeusi hutolewa kutoka kila sehemu nyeupe juu ya uso hadi kwenye nyanja nyeupe kwenye uso wa kijani. Katika b, nyanja nyeupe bado zipo kwenye uso wa kijani. Karibu na katikati ya uso huu ni molekuli yenye nyanja mbili za kati nyeusi na dhamana mbili iliyoonyeshwa na viboko viwili vya usawa kati yao. Juu na chini upande wa kushoto na kulia, jumla ya nyanja nne nyeupe zinaunganishwa na nyanja nyeusi na fimbo nyeupe. sehemu line inaenea kutoka muundo huu kwa studio, “Ethylene adsorbed juu ya uso kuvunja vifungo pi.” Tu juu ya hii ni muundo karibu kufanana greyed nje na tatu kushuka akizungumzia mishale na muundo nyeusi na nyeupe kuonyesha kushuka mwendo. Lebo “Ethylene” juu ya mchoro imeshikamana na muundo wa kijivu na sehemu ya mstari. Katika c, mchoro huo ni sawa na b isipokuwa kuwa muundo wa kijivu na maandiko yamekwenda na moja ya nyanja nyeupe karibu na muundo mweusi na nyeupe katika kila jozi juu ya uso wa kijani ni kijivu nje. Mishale inaelezea kutoka kwenye nyanja nyeupe za rangi nyeupe hadi dhamana mbili kati ya nyanja mbili nyeusi. Katika d, nyanja moja nyeupe tu inabakia kutoka kila jozi kwenye uso wa kijani. Mshale wa mviringo unaonyesha kutoka katikati ya uso wa kijani hadi mfano hapo juu na nyanja mbili za kati nyeusi na fimbo moja nyeusi inayoonyesha dhamana moja kati yao. Kila moja ya fimbo nyeusi ina nyanja tatu nyeupe zilizounganishwa kama ilivyoonyeshwa na fimbo nyeupe kati ya nyanja nyeusi na nyanja ndogo nyeupe. Vifungo vinne karibu na kila nyanja nyeusi vinasambazwa sawasawa kuhusu nyanja nyeusi.
    Kielelezo 12.23 Mfumo wa mmenyuko wa Ni-kichocheo C 2 H 4 + H 2 ⟶ C 2 H 6 . C 2 H 4 + H 2 ⟶ C 2 H 6 . (a) Hidrojeni ni adsorbed juu ya uso, kuvunja vifungo H—H na kutengeneza Ni-H vifungo. (b) Ethylene ni adsorbed juu ya uso, kuvunja C—C π-dhamana na kutengeneza vifungo Ni-C. (c) Atomi kueneza katika uso na kuunda mpya C—H vifungo wakati wao collide. (d) C 2 H 6 molekuli huvuta kutoka kwenye uso wa Ni.

    Bidhaa nyingi muhimu za kemikali zinatayarishwa kupitia michakato ya viwanda ambayo hutumia vichocheo tofauti, ikiwa ni pamoja na amonia, asidi nitriki, asidi sulfuriki, na methanoli. Kichocheo tofauti nyingi pia hutumiwa katika waongofu wa kichocheo hupatikana kwenye magari mengi ya petrolini-powered (Kielelezo 12.24).

    Kemia katika Maisha ya Kila siku

    Automobile Kichocheo Converters

    Wanasayansi walitengeneza waongofu wa kichocheo ili kupunguza kiasi cha uzalishaji wa sumu zinazozalishwa na kuchoma petroli katika inji za mwako ndani. Kwa kutumia makini kuchaguliwa mchanganyiko wa metali kichocheo kazi, inawezekana kuleta mwako kamili ya misombo yote kaboni zenye dioksidi kaboni wakati pia kupunguza pato la oksidi nitrojeni. Hii ni ya kuvutia hasa wakati tunaona kwamba hatua moja inahusisha kuongeza oksijeni zaidi kwa molekuli na nyingine inahusisha kuondoa oksijeni (Kielelezo 12.24).

    Picha inavyoonyeshwa kwa kubadilisha fedha za kichocheo. Kwenye upande wa kushoto wa juu, mshale wa bluu unaoelekeza ndani ya bomba inayoingia kwenye chumba kikubwa, kilichopanuliwa kinaitwa, “Uzalishaji wa uchafu.” Mshale mdogo mweusi unaoelekeza upande wa chini wa kulia umewekwa kando ya upande wa kushoto wa kanda iliyopanuliwa. Mshale huu umeandikwa, “Oxyjeni ya ziada kutoka pampu ya hewa.” Picha inaonyesha kubadilisha fedha na uso wa juu umeondolewa, akionyesha mambo ya ndani nyekundu-kahawia. Sehemu ya kubadilisha fedha karibu na inlet ya uzalishaji wa uchafu inaonyesha sehemu ndogo, pande zote katika safu ya mambo ya ndani. Safu hii imeandikwa “Kichocheo cha kupunguza njia tatu.” Kanda ya kati inaonyesha karibu packed fimbo ndogo kahawia kwamba ni iliyokaa sambamba na uzalishaji chafu inlet bomba. Robo ya mwisho ya mambo ya ndani ya kubadilisha fedha kichocheo tena inaonyesha safu ya duru ndogo za rangi nyekundu za rangi nyekundu. Mishale miwili mikubwa ya kijivu hupanua kutoka kwenye safu hii hadi kwenye eneo lililo wazi upande wa chini wa kulia wa picha hadi kwenye lebo ya “Utoaji safi.”
    Kielelezo 12.24 Mchapishaji wa kichocheo inaruhusu mwako wa misombo yote yenye kaboni kwa dioksidi kaboni, wakati huo huo kupunguza pato la oksidi ya nitrojeni na uchafuzi mwingine katika uzalishaji wa inji za petroli.

    Wengi wa kisasa, waongofu wa njia tatu za kichocheo wana uso unaowekwa na kichocheo cha platinum-rhodium, ambacho huchochea uongofu wa oksidi ya nitriki ndani ya dinitrojeni na oksijeni pamoja na uongofu wa monoxide kaboni na hidrokaboni kama vile octane kuwa dioksidi kaboni na mvuke wa maji:

    2HAPANA2(g)⟶N2(g)+2O2(g)2USHIRIKIANO (g)+O2(g)⟶2USHIRIKIANO2(g)2C8H18(g)+25O2(g)⟶16USHIRIKIANO2(g)+18H2O(g)2HAPANA2(g)⟶N2(g)+2O2(g)2USHIRIKIANO (g)+O2(g)⟶2USHIRIKIANO2(g)2C8H18(g)+25O2(g)⟶16USHIRIKIANO2(g)+18H2O(g)

    Ili kuwa na ufanisi iwezekanavyo, waongofu wengi wa kichocheo wanatanguliwa na joto la umeme. Hii inahakikisha kwamba metali katika kichocheo ni kazi kikamilifu hata kabla ya kutolea nje ya gari ni moto wa kutosha kudumisha joto la majibu sahihi.

    Unganisha na Kujifunza

    Chuo Kikuu cha California katika “ChemWiki” Davis hutoa maelezo kamili ya jinsi waongofu wa kichocheo wanavyofanya kazi.

    Jinsi Sayansi Kuunganisha

    Muundo wa Enzyme na Kazi

    Utafiti wa enzymes ni uhusiano muhimu kati ya biolojia na kemia. Kawaida Enzymes ni protini (polipeptidi) zinazosaidia kudhibiti kiwango cha athari za kemikali kati ya misombo muhimu ya kibiolojia, hasa zile zinazohusika katika kimetaboliki ya seli. Madarasa tofauti ya enzymes hufanya kazi mbalimbali, kama inavyoonekana katika Jedwali 12.3.

    Madarasa ya Enzymes na Kazi Zake
    Hatari Kazi
    oksidi reductase athari za redox
    uhamisho uhamisho wa makundi ya kazi
    hidrolasi athari za hidrolisisi
    lyases kundi kuondoa kuunda vifungo mara mbili
    isomerasi isomerization
    ligasi malezi ya dhamana na hidrolisisi ya ATP
    Jedwali 12.3

    Molekuli za enzyme zina tovuti ya kazi, sehemu ya molekuli yenye sura ambayo inaruhusu kushikamana na substrate maalum (molekuli ya reactant), na kutengeneza tata ya enzyme-substrate kama kati ya majibu. Kuna mifano miwili inayojaribu kuelezea jinsi tovuti hii ya kazi inafanya kazi. Mfano rahisi zaidi hujulikana kama nadharia ya lock-na-muhimu, ambayo inaonyesha kwamba maumbo ya Masi ya tovuti ya kazi na substrate ni ya ziada, yanafaa pamoja kama ufunguo katika lock. Inced fit hypothesis, kwa upande mwingine, inaonyesha kwamba molekuli enzyme ni rahisi na mabadiliko ya sura ya kubeba dhamana na substrate. Hii sio kupendekeza kwamba tovuti ya kazi ya enzyme haiwezi kabisa, hata hivyo. Wote lock-na-muhimu mfano na ikiwa fit mfano akaunti kwa ukweli kwamba Enzymes inaweza tu kumfunga na substrates maalum, kwa kuwa kwa ujumla enzyme fulani tu kuchochea mmenyuko fulani (Kielelezo 12.25).

    Mchoro unaonyeshwa kwa mwingiliano mawili iwezekanavyo wa enzyme na substrate. Katika, ambayo ni kinachoitwa “Lock-na-muhimu,” michoro mbili zinaonyeshwa. Ya kwanza inaonyesha sura ya kijani ya kabari na depressions mbili ndogo katika uso wa juu wa ukubwa sawa, lakini unyogovu upande wa kushoto una sura ya pembe, na unyogovu upande wa kulia una sura iliyoelekezwa. Sura hii ya kijani inaitwa “Enzyme.” Tu juu ya sura hii ni mbili ndogo, isiyo ya kawaida, maumbo ya lavender kila mmoja na makadirio kutoka kwenye uso wake wa chini. Sura ya lavender upande wa kushoto ina makadirio ya pembe ambayo inafanana na sura ya unyogovu upande wa kushoto katika sura ya kijani chini. Makadirio haya ni kivuli machungwa na ina curved mshale kupanua kutoka katika unyogovu vinavyolingana katika sura ya kijani chini. Vile vile, sura ya lavender upande wa kulia ina makadirio yenye ncha iliyoelekezwa ambayo inafanana na sura ya unyogovu upande wa kulia katika sura ya kijani chini. Makadirio haya ni kivuli machungwa na ina curved mshale kupanua kutoka katika unyogovu vinavyolingana katika sura ya kijani chini. Makundi mawili ya mstari yanapanua kutoka kwenye depressions kwenye sura ya kijani ili kuunda sura ya V iliyoingizwa juu ya misuli. Zaidi ya hili na kati ya maumbo ya lavender ni studio, “Tovuti ya kazi ni sura sahihi.” Lebo “Substrates” iko juu sana ya mchoro na makundi ya mstari yanayotembea kwa maumbo mawili ya lavender. Na haki ya mchoro huu ni mchoro wa pili kuonyesha maumbo Lavender nafasi karibu na kila mmoja, fit snugly katika depressions katika sura ya kijani, ambayo ni kinachoitwa “Enzyme.” Zaidi ya mchoro huu ni studio, “Substrate tata sumu.” Katika b, ambayo inaitwa “Incuded fit,” michoro mbili zinaonyeshwa. Ya kwanza inaonyesha sura ya kijani ya kabari na depressions mbili ndogo katika uso wa juu wa ukubwa sawa, lakini sura isiyo ya kawaida. Sura hii ya kijani inaitwa “Enzyme.” Tu juu ya sura hii ni maumbo mawili ya kawaida ya lavender kila mmoja na makadirio kutoka kwenye uso wake wa chini. Sura ya lavender upande wa kushoto ina makadirio ya pembe. Makadirio haya ni kivuli machungwa na ina mshale ikiwa kupanua kutoka humo kwa unyogovu kawaida tu chini yake katika sura ya kijani chini. Vile vile, sura ya lavender upande wa kulia ina makadirio na ncha iliyoelekezwa. Makadirio haya ni kivuli machungwa na ina mshale ikiwa kupanua kutoka humo kwa unyogovu kawaida tu chini yake katika sura ya kijani chini. Makundi mawili ya mstari yanapanua kutoka kwenye depressions kwenye sura ya kijani ili kuunda sura ya V iliyoingizwa juu ya misuli. Juu ya hili na kati ya maumbo ya lavender ni lebo, “Mabadiliko ya tovuti ya kazi yanafaa.” Lebo, “Substrates” iko juu sana ya mchoro na makundi ya mstari yanayotembea kwa maumbo mawili ya lavender. Na haki ya mchoro huu ni mchoro wa pili kuonyesha maumbo zambarau nafasi karibu na kila mmoja, fit snugly katika depressions katika sura ya kijani, ambayo ni kinachoitwa “Enzyme.” Zaidi ya mchoro huu ni studio “Substrate tata sumu.” Makadirio kutoka kwa maumbo ya lavender yanafanana na maumbo ya unyogovu katika sura ya kijani, na kusababisha kufaa vizuri.
    Kielelezo 12.25 (a) Kwa mujibu wa mfano wa lock-na-muhimu, sura ya tovuti ya kazi ya enzyme ni fit kamili kwa substrate. (b) Kwa mujibu wa mfano unaofaa, tovuti ya kazi ni rahisi kubadilika, na inaweza kubadilisha sura ili kushikamana na substrate.

    Unganisha na Kujifunza

    Shirika la Royal la Kemia hutoa utangulizi bora kwa enzymes kwa wanafunzi na walimu.

    maelezo ya chini