Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Lar » Autocatálise

Autocatálise

1920
  • Alfred J. Lotka
Chemist studying autocatalysis in a laboratory setting with glassware and chemical reactions.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Autocatalysis is a chemical reaction where one of the reaction products is also a catalisador for the same or a coupled reaction. This creates a positive feedback loop, leading to an accelerating reaction rate. The rate of reaction is initially slow but increases as the concentration of the product (catalyst) builds up, often resulting in sigmoidal (S-shaped) kinetic curves.

Em uma reação autocatalítica simples da forma A + B → 2B, o produto B catalisa sua própria formação. A lei de velocidade para tal reação é frequentemente de segunda ordem global, por exemplo, [latex]frac{d[B]}{dt} = k[A][B][/latex]. Ao contrário de uma reação padrão de primeira ou segunda ordem, onde a velocidade é máxima no início e diminui à medida que os reagentes são consumidos, a velocidade de uma reação autocatalítica é inicialmente limitada pela baixa concentração do produto/catalisador [B]. À medida que [B] aumenta, a velocidade acelera, atingindo um máximo antes de diminuir novamente conforme o reagente [A] se esgota. Esse comportamento é característico de muitos sistemas complexos, incluindo replicação biológica e dinâmica populacional.

A autocatálise é um conceito fundamental para a compreensão de sistemas muito distantes da ação humana. termodinâmica equilíbrio. É um pré-requisito para a criação de padrões temporais ou espaciais, como os observados em reações oscilatórias (por exemplo, a reação de Belousov-Zhabotinsky), onde as concentrações de intermediários flutuam periodicamente, ou em sistemas de reação-difusão que podem gerar padrões espaciais estacionários (padrões de Turing). Esses fenômenos desafiam a noção simplista de reações que progridem suavemente até o equilíbrio e são fundamentais para teorias sobre auto-organização e o surgimento de estruturas complexas, incluindo teorias sobre a origem da vida, onde moléculas autorreplicantes como o RNA poderiam ter surgido por meio de ciclos autocatalíticos.

UNESCO Nomenclature: 2202
Química física

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Nicho/Especializado

Precursores

  • princípios básicos da cinética química
  • Observação de fenômenos periódicos em química (anéis de Liesegang)
  • O trabalho teórico de Alfred J. Lotka sobre oscilações químicas
  • A descoberta da reação BZ por Boris Belousov

Aplicações

  • Modelos para a origem da vida (hipótese do mundo do RNA)
  • reações químicas oscilantes como a reação de Belousov-Zhabotinsky
  • depolymerization of some plastics
  • a transição de fase da "praga do estanho" do estanho branco para o estanho cinza
  • alguns processos biológicos como a coagulação sanguínea

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • self-propagating materials for rapid, trigger-initiated polymerization
  • autocatalytic chemical amplifiers for ultra-sensitive sensors
  • design of synthetic self-replicating molecular systems
  • autocatalytic networks for creating ‘chemical computers’
  • materials that heal damage through an autocatalytic process
  • autocatalytic depolymerization for circuito fechado plastic recycling
  • drug delivery systems that release therapeutics via an autocatalytic cascade
  • autocatalytic signal amplification in diagnostic assays
  • models for controlling runaway reactions in industrial processes
  • synthetic biological circuits based on autocatalytic gene expression
Relacionado a: autocatálise, retroalimentação positiva, curva sigmoidal, cinética de reação, reação oscilatória, Belousov-Zhabotinsky, autorreplicação, origem da vida, termodinâmica de não equilíbrio, padrões de Turing.

Contexto histórico

Autocatálise

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

Imagens em tamanho real e downloads estão disponíveis apenas, 100% gratuitos, para membros registrados.