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Autocatálisis

1920
  • Alfred J. Lotka
Químico que estudia la autocatálisis en un laboratorio con material de vidrio y reacciones químicas.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La autocatálisis es una reacción química en la que uno de los productos de la reacción actúa también como catalizador de la misma reacción o de una reacción acoplada. Esto crea un ciclo de retroalimentación positiva que acelera la velocidad de reacción. La velocidad de reacción es inicialmente lenta, pero aumenta a medida que aumenta la concentración del producto (catalizador), lo que a menudo da lugar a curvas cinéticas sigmoideas (en forma de S).

En una reacción autocatalítica simple de la forma A + B → 2B, el producto B cataliza su propia formación. La ley de velocidad para una reacción de este tipo suele ser de segundo orden general, por ejemplo, [latex]\frac{d[B]}{dt} = k[A][B][/latex]. A diferencia de una reacción estándar de primer o segundo orden, en la que la velocidad es máxima al principio y disminuye a medida que se consumen los reactivos, la velocidad de una reacción autocatalítica está limitada inicialmente por la baja concentración del producto/catalizador [B]. A medida que aumenta [B], la velocidad se acelera, alcanzando un máximo antes de volver a disminuir a medida que se agota el reactivo [A]. Este comportamiento es característico de muchos sistemas complejos, como la replicación biológica y la dinámica de poblaciones.

La autocatálisis es un concepto clave para comprender los sistemas alejados del equilibrio termodinámico. Es un requisito previo para crear patrones temporales o espaciales, como los que se observan en reacciones oscilantes (por ejemplo, la reacción de Belousov-Zhabotinsky) en las que las concentraciones de productos intermedios fluctúan periódicamente, o en sistemas de reacción-difusión que pueden generar patrones espaciales estacionarios (patrones de Turing). Estos fenómenos desafían la simple noción de reacciones que proceden suavemente hacia el equilibrio y son fundamentales para las teorías sobre la autoorganización y la aparición de estructuras complejas, incluidas las teorías sobre el origen de la vida en las que moléculas autorreplicantes como el ARN podrían haber surgido a través de ciclos autocatalíticos.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Química física

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Nicho/Especialización

Precursores

  • principios básicos de la cinética química
  • Observación de fenómenos periódicos en química (anillos de Liesegang)
  • El trabajo teórico de Alfred J. Lotka sobre las oscilaciones químicas
  • El descubrimiento de la reacción BZ por Boris Belousov

Aplicaciones

  • modelos para el origen de la vida (hipótesis del mundo de ARN)
  • reacciones químicas oscilantes como la reacción de Belousov-Zhabotinsky
  • despolimerización de algunos plásticos
  • la transición de fase de la ‘peste del estaño’ del estaño blanco al gris
  • algunos procesos biológicos como la coagulación sanguínea

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: autocatálisis, retroalimentación positiva, curva sigmoidal, cinética de reacción, reacción oscilante, Belousov-Zhabotinsky, autorreplicación, origen de la vida, termodinámica de no equilibrio, patrones de Turing.

Contexto histórico

Autocatálisis

1918
1919-05-29
1920
1920
1921
1924
1924
1917
1918
1920
1920
1921
1922
1924
1925

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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