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Autocatálise

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

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A autocatálise é uma reação química na qual um dos produtos da reação também atua como catalisador para a mesma reação ou para uma reação acoplada. Isso cria um ciclo de retroalimentação positiva, levando a uma aceleração da taxa de reação. A taxa de reação é inicialmente lenta, mas aumenta à medida que a concentração do produto (catalisador) se acumula, resultando frequentemente em curvas cinéticas sigmoidais (em forma de S).

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.

Autocatalysis is a key concept in understanding systems far from thermodynamic equilibrium. It is a prerequisite for creating temporal or spatial patterns, such as those seen in oscillating reactions (e.g., Belousov-Zhabotinsky reaction) where concentrations of intermediates fluctuate periodically, or in reaction-diffusion systems that can generate stationary spatial patterns (Turing patterns). These phenomena challenge the simple notion of reactions proceeding smoothly to equilibrium and are fundamental to theories about self-organization and the emergence of complex structures, including theories on the origin of life where self-replicating molecules like RNA could have emerged through autocatalytic cycles.

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

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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)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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