反应机理与催化

自催化(autocatalysis)

/ aw-toh-KAT-uh-liss-iss /

想象一则谣言,知道的人越多就传得越快:起初只有寥寥几人在讲,但每个新听到的人又成了一个新的传播者,于是它传得越广,就传得越快。当一个反应自己的某个产物反过来帮它加速时,它也会有同样的行为。这种自我喂养的行为就是自催化。

更准确地说,自催化是这样一种反应:它的某个产物充当了反应本身的催化剂。由于生成更多产物就造出更多催化剂,反应往往起步缓慢(此时周围帮忙的产物还很少),随后随着产物积累而加速,最后又因反应物耗尽而再度变慢。结果是一条独特的 S 形进程曲线,与普通反应那种稳步减慢截然不同。

为什么重要:自催化是许多惊人现象背后的机制——突然变色的化学钟、振荡反应、腐蚀的蔓延,以及关于自我复制的分子如何可能开启了生命的种种设想。诚实的提醒是:这种失控般的加速是自我限制的:它不可能永远加速下去,因为反应物正在被消耗,所以反应在趋近完成时总会最终停滞下来。

当高锰酸盐氧化草酸时,反应起初慢吞吞——可一旦生成了一点点锰(II)离子,它便骤然提速,因为正是这种离子催化了反应。在开始时撒一点产物进去,反应就会一上来就利落地进行,而不再迟滞。

一个缓慢的开端,随着自身产物的积累而骤然加速。

自催化剂是一种催化自己生成的产物,所以它被再生、且数量不断增长——这与普通催化剂不同,后者的量保持固定。其标志性迹象是:反应进行到中途反而加速,而非稳步减慢。

又称
自身催化自身催化