自催化反应

自催化是指一個化學反應所生成之產物為該反應之催化劑。

若一組化學反應中一部分反應的產物足以催化其他反應,使得整組化學反應可自我供應能量和『食物分子』,則此組反應可稱作集體自催化(collectively autocatalytic)(參見)
自催化反應速率方程
二級自催化反應速率方程
A + B \rightarrow \;2B 是 \ v = k[A][B]

A和B的濃度隨時間依據下式變化

[A]=\frac{[A]_0+[B]_0}{1+\frac{[B]_0}{[A]_0}e^{([A]_0+[B]_0)kt}} 與[B]=\frac{[A]_0+[B]_0}{1+\frac{[A]_0}{[B]_0}e^{-([A]_0+[B]_0)kt}}

典型的自催化反應等式圖形是:反應起初進行地很慢,因為幾乎沒有催化劑存在。反應速率隨著反應進行使催化劑量增加而加快,之後隨著濃度減少而減慢。若實驗的反應物或產物濃度遵守雙彎曲曲線,則此反應可能是自催化。

例如:
5 C2O42-(aq) + 2 MnO4-(aq)+16 H+(aq) →10 CO2(g) + 2 Mn2+(aq)+ 8 H2O(l)

其反應式右側的生成物Mn2+為該反應的催化劑,反應會隨著Mn2+濃度的增加,逐漸加快。
自然發生假說
1995年,斯图亚特·考夫曼提出生命最初起源形式是自催化化學網狀系統。

英國動物行為學家理察·道金斯在他2004年著作《祖先的故事》寫道自催化是無生源論的可能解釋。書中引用朱利叶斯·里贝克與同事在加州斯克里普斯研究所完成的實驗。該實驗中他們以自催化氨基腺苷三酸酯(autocatalyst amino adenosine triacid ester (AATE))合成(amino adenosine)與五氟苯酯(pentafluorophenyl ester),其中一個來自實驗的系統包含了多種能自行催化自身合成的AATE。此實驗證明了自催化可能可以造成族群內以遺傳進行競爭,可解釋為早期形式的天擇

自催化反應實例
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  • 血紅蛋白結合氧
  • 阿司匹林自發降解為水楊酸和乙酸,使得久置於密封容器內的阿司匹林散發輕微的醋氣味。
  • , 缺少(添加)催化劑,苯乙酮經溴的α-溴化

參與生命過程
二位研究者,Robert Ulanowicz 與 Stuart Kauffman 提出自催化反應在生命演化中扮演重要角色,且繼續構成生命結構的基本元素。
參見
相關條目
自催化反應與級數創建()
外部連結

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