تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

شارح الدرس: العوامل الحفَّازة الكيمياء

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نوضِّح تأثير العوامل الحفَّازة على معدَّل التفاعُل.

إن العديد من التفاعُلات في المجال الصناعي، حتى في خلايا الكائنات الحية، كانت ستحدث ببطء شديد، ولن تكون مُفيدة دون شيء يَزيد من سرعتها. لذلك يَستخدِم مصنِّعو المواد الكيميائية عادة العوامل الحفَّازة لتسريع معدَّل التفاعُلات، وتَستخدِم خلايا الكائنات الحية العوامل الحفَّازة الحيوية التي تُسمَّى الإنزيمات لفعل الشيء نفسه. العامل الحفَّاز مادة تَزيد من معدَّل التفاعُل الكيميائي، لكنها نفسها لا تتغيَّر كيميائيًّا في نهاية التفاعُل.

تعريف: العامل الحفَّاز

العامل الحفَّاز مادة تَزيد من معدَّل التفاعُل الكيميائي، لكنها نفسها لا تتغيَّر كيميائيًّا في نهاية التفاعُل.

ولكي يَحدث تفاعُل كيميائي، يجب أولًا أن تصطدم جسيمات المتفاعِلات بعضها ببعض. في بعض الأحيان، حتى عندما تصطدم الجسيمات، قد لا يَنتُج عن الاصطدام تفاعُل كيميائي. على سبيل المثال، لا يتفاعَل غاز النيتروجين وغاز الهيدروجين تلقائيًّا في ظلِّ الظروف العادية عندما تصطدم جسيماتهما: N()+3H()22ggاوفاددونُ

لا يتفاعَل غاز N2 وغاز H2 في ظلِّ الظروف العادية؛ لأن الجسيمات يجب أن تصطدم في وجود كمية من الطاقة تكفي للتفاعُل، وهذا لا يحدث في ظلِّ الظروف العادية. فهما بحاجةٍ إلى حدٍّ أدنى من الطاقة لكي يحدث التفاعُل. هذا الحدُّ الأدنى من الطاقة اللازمة لكي تتفاعَل الجسيمات بعضها مع بعض عند تصادمها يُسمَّى طاقة التنشيط.

تعريف: طاقة التنشيط

طاقة التنشيط هي الحدُّ الأدنى من الطاقة اللازمة لكي تتفاعَل الجسيمات بعضها مع بعض عند اصطدامها.

وإذا اصطدمتِ الجسيمات في وجود كمية كافية من الطاقة وفي الاتجاه الصحيح، فستتكسَّر الروابط في المتفاعِلات، وستتكوَّن روابط جديدة لإنتاج الناتج، وهو الأمونيا. وهذا تفاعُل انعكاسي. التغيُّر في الإنثالبي (Δ𝐻) في التفاعُل الأمامي سالب؛ لذلك فالتفاعُل الأمامي طاردٌ للحرارة: N()+3H()2NH()kJmol223gggΔ𝐻=92/

طاقة التنشيط اللازمة لتفاعُل الغازين N2، H2 مرتفعة؛ لذلك لحثِّ تفاعُل الغازين N2، H2، يجب توفير الكثير من الطاقة. ويُمكن تحقيق ذلك عن طريق تسخين نظام التفاعُل بدرجة كبيرة، أو عن طريق زيادة ضغطه، أو عن طريق تقليل طاقة التنشيط اللازمة من خلال إضافة عامل حفَّاز مناسب.

وفي مجال الصناعة، يُستخدَم الحديد عاملًا حفَّازًا في تفاعُل غاز النيتروجين وغاز الهيدروجين لإنتاج الأمونيا. وتُسمَّى هذه العملية عملية هابر-بوش.

يُمكننا التغلُّب على حاجز طاقة التنشيط بإضافة الحديد عاملًا حفَّازًا. تعمل العوامل الحفَّازة عن طريق تقليل كمية طاقة التنشيط اللازمة لحدوث تصادم ناجح بين جزيئات المتفاعِلات. يوضِّح منحنى التفاعُل الآتي سنامَيْ طاقة التنشيط (𝐸)a، أحدهما دون وجود عامل حفَّاز، والآخَر في وجود عامل حفَّاز، للتفاعُل الأمامي الطارد للحرارة.

لاحِظ أن طاقة التنشيط في التفاعُل الأمامي تكون أقلَّ عند وجود الحديد باعتباره عاملًا حفَّازًا: 𝐸a بوجود العامل الحفَّاز ≺ 𝐸a دون العامل الحفَّاز.

نتيجة لوجود عامل حفَّاز، تقلُّ الطاقة اللازمة من أجل حدوث تصادم ناجح بين جزيئات النيتروجين والهيدروجين المتفاعِلة. وهذا يتسبَّب في حدوث المزيد من التصادمات الناجحة على نحو أكثر تكرارًا، عند درجة حرارة معيَّنة. هذه كيفية زيادة معدَّل التفاعُل من خلال وجود عامل حفَّاز.

يوضِّح الخط الأحمر في الشكل «مسارًا بديلًا للتفاعُل». في هذا المسار، تكون جزيئات المتفاعِلات موجَّهة بطريقة تزيد من احتمال حدوث تصادم ناجح أو مرتبطة مؤقَّتًا بالعامل الحفَّاز، وتكوِّن مركَّبًا وَسِيطًا يتطلَّب طاقة أقلَّ لتكوين النواتج، مقارنة بالمتفاعِلات فقط. هاتان الآليتان مثالان لمسار بديل لتفاعُل محفَّز، وتقدِّمان خطوات مختلفة لتفاعُل غير محفَّز.

مثال ١: فهْم كيفية عمل العوامل الحفَّازة

أيُّ العبارات الآتية توضِّح كيف تَزيد العوامل الحفَّازة من معدَّل التفاعُل؟

  1. تُستهلَك العوامل الحفَّازة أثناء التفاعُل، موفِّرةً مسارًا كيميائيًّا بديلًا.
  2. توفِّر العوامل الحفَّازة مسارًا كيميائيًّا بديلًا للتفاعُل بطاقة تنشيط أعلى.
  3. توفِّر العوامل الحفَّازة ظروف تفاعُل بديلة لها نفس المسار الكيميائي.
  4. تُستهلَك العوامل الحفَّازة أثناء التفاعُل، موفِّرةً مساحة سطح أكبر.
  5. توفِّر العوامل الحفَّازة مسارًا كيميائيًّا بديلًا للتفاعُل بطاقة تنشيط أقلَّ.

الحل

العامل الحفَّاز مادة كيميائية تُسرِّع معدَّل التفاعُل الكيميائي عن طريق تقليل طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعُل. ولا يتغيَّر العامل الحفَّاز نفسه كيميائيًّا في نهاية التفاعُل. قد يختلف المسار أو الخطوات التي تحدث أثناء التفاعُل مقارنة بالتفاعُل غير المحفَّز، ولكنها تؤدِّي إلى نفس النواتج. يُمكننا القول إذن إن العامل الحفَّاز يوفِّر مسارًا كيميائيًّا بديلًا.

الإجابة الصحيحة هي الخيار (هـ): توفِّر العوامل الحفَّازة مسارًا كيميائيًّا بديلًا للتفاعُل بطاقة تنشيط أقلَّ.

يُمكننا طرح 𝐸a بوجود عامل حفَّاز من 𝐸a دون وجود عامل حفَّاز: .Δ𝐸=𝐸𝐸aaaدزدونز

الفرق، Δ𝐸a، هو مقدار انخفاض طاقة التنشيط نتيجة لنشاط العامل الحفَّاز.

الفرق في الطاقة بين النواتج والمتفاعِلات، Δ𝐻، هو نفسه لكلٍّ من التفاعُلات المحفَّزة وغير المحفَّزة. تؤثِّر العوامل الحفَّازة على طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعُل وليس تغيُّر الإنثالبي.

منحنى التفاعُل الآتي هو منحنى التفاعُل العكسي. وهو يوضِّح طاقة التنشيط بوجود الحديد عاملًا حفَّازًا ودون وجوده.

يوضِّح منحنى التفاعُل أن 𝐸a دون عامل حفَّاز ≻ 𝐸a بوجود عامل حفَّاز، ينطبق أيضًا على التفاعُل العكسي الماصِّ للحرارة.

مثال ٢: تفسير منحنيات التفاعُل بوجود العوامل الحفَّازة أو دون وجودها

في المُخطَّطين الآتيين، أيُّ حرفين يُشِيران إلى مسارات التفاعُل المُحفَّز؟

الحل

يعمل العامل الحفَّاز على تسريع معدَّل التفاعُل عن طريق تقليل طاقة التنشيط اللازمة لتفاعل المتفاعِلات بعضها مع بعض. في منحنى التفاعُل الأول السابق، طاقة تنشيط المسار (ب) أقلُّ من طاقة تنشيط المسار (أ). إذن (ب) هو التفاعُل المحفَّز، و(أ) هو التفاعُل غير المحفَّز.

في منحنى التفاعُل الثاني، طاقة تنشيط المسار (د) أقلُّ من طاقة تنشيط المسار (ج). إذن (د) هو التفاعُل المحفَّز، و(ج) هو التفاعُل غير المحفَّز.

الإجابة الصحيحة هي (ب) و(د).

يوضِّح الشكل الآتي كيف تتحوَّل جزيئات الغازين N2، H2 إلى الأمونيا عن طريق خطوات تفاعُل بديلة نتيجة لوجود الحديد عاملًا حفَّازًا.

في الخطوة (1)، تُمتَصُّ جزيئات المتفاعِلات على سطح الحديد باعتباره عاملًا حفَّازًا وتتفكَّك، أو تنفصل، إلى ذرات النيتروجين وذرات الهيدروجين. في الخطوة (2)، تتفاعَل ثلاث ذرات من الهيدروجين مع ذرة نيتروجين وترتبط بها، الواحدة تلو الأخرى، لتكوين جزيء أمونيا. في الخطوة الأخيرة، تنطلِق الأمونيا، أو تُمتَزُّ من سطح العامل الحفَّاز.

إن إضافة ذرات الهيدروجين خطوة خطوة إلى ذرة النيتروجين يمثِّل مسارًا بديلًا يتطلَّب طاقة أقلَّ من طاقة تفاعُل جزيئات N2، H2 بعضها مع بعض دون عامل حفَّاز.

على الرغم من أن العامل الحفَّاز يرتبط ارتباطًا مؤقَّتًا بجسيمات المتفاعِلات خلال التفاعُل، فإنه في نهاية التفاعُل، يعود إلى حالته الأصلية. لا تُشارِك العوامل الحفَّازة في التفاعُل ولا تتغيَّر كيميائيًّا في النهاية. وهذا يجعل العوامل الحفَّازة قابِلة لإعادة الاستخدام.

نحتاج إلى كميات صغيرة جدًّا من العوامل الحفَّازة؛ لأن نفس جسيمات العامل الحفَّاز تُستخدَم عدَّة مرَّات. لا تؤدِّي زيادة كمية العامل الحفَّاز بالضرورة إلى وجود فرق واضِح في التفاعُل؛ حيث تتحقَّق الفاعلية العالية بوجود كمية صغيرة من العامل الحفَّاز. إن مساحة سطح العامل الحفَّاز، أو عدد جسيمات العامل الحفَّاز المُعرَّضة لجسيمات المتفاعِلات، هي التي يُمكن أن تؤثِّر تأثيرًا كبيرًا على معدَّل التفاعُل. تؤدِّي زيادة مساحة سطح العامل الحفَّاز الصُّلب عن طريق طحنه إلى مسحوق دقيق، أو تمريره خلال شبكة دقيقة، إلى زيادة عدد جسيمات العامل الحفَّاز المُعرَّضة لجسيمات المتفاعِلات؛ ومن ثَمَّ زيادة معدَّل التفاعُل.

مثال ٣: فهْم كيف تؤثِّر العوامل الحفَّازة على معدَّلات التفاعُلات ومردوداتها

تعتمد التجربة (أ) على عامل حفَّاز. إذا استُخدِمت كمية أكبر من العامل الحفَّاز، فما التغيُّرات التي تحدث للتمثيل البياني على الأرجح؟

  1. يظلُّ التمثيل البياني بنفس الشكل، ويُصبِح الحجم النهائي للغاز الناتج أقلَّ.
  2. يصبح التمثيل البياني أقلَّ انحدارًا في البداية، ويظلُّ الحجم النهائي للغاز الناتج ثابتًا.
  3. يظلُّ التمثيل البياني بنفس الشكل، ويُصبِح الحجم النهائي للغاز الناتج أكبر.
  4. يصبح التمثيل البياني أكثر انحدارًا في البداية، ويظلُّ الحجم النهائي للغاز الناتج ثابتًا.
  5. يصبح التمثيل البياني أقلَّ انحدارًا في البداية، ويُصبِح الحجم النهائي للغاز الناتج أقلَّ.

الحل

هناك حاجة فقط لكمية صغيرة من العامل الحفَّاز لتسريع معدَّل التفاعُل الكيميائي إلى حدٍّ كبير. وإضافة المزيد من العامل الحفَّاز لن يَزيد المعدَّل إلَّا قليلًا؛ وبذلك، في هذا التفاعُل، تؤدِّي إضافة المزيد من العامل الحفَّاز إلى جعل التمثيل البياني أكثر انحدارًا في البداية.

لا تؤثِّر العوامل الحفَّازة على كمية الناتج، وإنما تُسرِّع فقط معدَّل تكوينه. في هذا التفاعُل، يظلُّ الحجم النهائي للغاز الناتج ثابتًا بغضِّ النظر عمَّا إذا كان قد استُخدِم القليل أو الكثير من العامل الحفَّاز.

والإجابة الصحيحة هي الخيار (د)، يصبح التمثيل البياني أكثر انحدارًا في البداية، ويظلُّ الحجم النهائي للغاز الناتج ثابتًا.

لا تُذكَر صيغة العامل الحفَّاز عادة في المعادلة الكيميائية؛ لأن العوامل الحفَّازة لا تتغيَّر كيميائيًّا في نهاية التفاعُل، ولا تُعتبَر العوامل الحفَّازة جزءًا من المتفاعِلات ولا النواتج. ولكنْ في بعض الأحيان تُكتَب صيغة العامل الحفَّاز فوق الأسهم؛ على سبيل المثال، يُمكن كتابة Fe فوق الأسهم للتعبير عن الحديد باعتباره عاملًا حفَّازًا في عملية هابر-بوش: N()+3H()2NH()223gggFe

يُعَدُّ استخدام العوامل الحفَّازة مُفيدًا للغاية للمُصنِّعين. أولًا: تُسرِّع العوامل الحفَّازة التفاعُلات، وهو ما يوفِّر الوقت. يُمكن إجراء التفاعُلات بصورة أسرع عندما يكون العامل الحفَّاز موجودًا، ويُمكن إنتاج المزيد من الناتج المطلوب في فترة زمنية محدَّدة. وبهذه الطريقة، تجعل العوامل الحفَّازة إنتاج المواد أكثر كفاءة. ثانيًا: التفاعُلات التي تحتاج عادة إلى درجات حرارة مرتفعة للغاية دون استخدام العامل الحفَّاز تحتاج إلى إدخال قدْرٍ أقلَّ من الطاقة عند استخدام العامل الحفَّاز. تُوَفَّر الطاقة والمال؛ لأن درجات الحرارة المرتفعة تصبح غير ضرورية عند وجود عامل حفَّاز.

على الرغم من ذلك، تتطلَّب بعض التفاعُلات عوامل حفَّازة متخصِّصة جدًّا ومكلِّفة. إلى جانب الحديد، يُعَدُّ العديد من العناصر الانتقالية عوامل حفَّازة فعَّالة بكميات صغيرة للغاية، لكنها مكلِّفة. يُعَدُّ الروديوم، والبالاديوم، وأحيانًا البلاتين، أمثلة على الفلزات الانتقالية الأكثر استخدامًا باعتبارها عوامل حفَّازة.

مثال ٤: استبعاد العبارة التي لا تَصِف إحدى مزايا العامل الحفَّاز

أيٌّ ممَّا يأتي لا يُعَدُّ من مزايا استخدام العوامل الحفَّازة في العمليات الصناعية؟

  1. إمكانية إجراء التفاعُلات عند درجات حرارة أكثر انخفاضًا.
  2. تكوُّن النواتج بشكل أسرع.
  3. العوامل الحفَّازة لا تحتاج إلى تغييرها عادةً.
  4. إمكانية إجراء التفاعُلات عند ضغوط أكثر انخفاضًا.
  5. العوامل الحفَّازة تكون فلزات انتقالية نادرة عادةً.

الحل

يطلب منَّا السؤال تحديد العبارة التي لا تُعَدُّ من مزايا العوامل الحفَّازة. يُمكننا أولًا تحديد العبارات التي تُعَدُّ مزايا ثم حذفُها.

هناك مزايا عديدة لاستخدام العوامل الحفَّازة في العمليات الصناعية. أولًا: تُساعِد العوامل الحفَّازة في زيادة معدَّل التفاعُلات الكيميائية، وبذلك تَنتُج النواتج بسرعة أكبر. الخيار (ب)، تكوُّن النواتج بشكل أسرع، إحدى مزايا استخدام العوامل الحفَّازة.

لا تتغيَّر العوامل الحفَّازة في نهاية التفاعُل؛ ومن ثَمَّ يُمكن استخدامها مرارًا وتكرارًا. الخيار (ج)، العوامل الحفَّازة لا تحتاج إلى تغييرها عادةً، إحدى مزايا استخدام العوامل الحفَّازة.

عند عدم استخدام عامل حفَّاز، يجب عادة إجراء التفاعُلات عند درجات حرارة وضغوط مرتفعة للحصول على معدَّل إنتاج يكون مُجْدِيًا من الناحية الاقتصادية. استخدام العامل الحفَّاز عادة ما يُقلِّل من الحاجة إلى درجات الحرارة والضغوط المرتفعة. إذن الخيار (أ)، إمكانية إجراء التفاعُلات عند درجات حرارة أكثر انخفاضًا، والخيار (د)، إمكانية إجراء التفاعُلات عند ضغوط أكثر انخفاضًا، صحيحان، ويمثِّلان مزايا استخدام العوامل الحفَّازة.

الخيار الوحيد الذي لا يُعَدُّ من مزايا استخدام العوامل الحفَّازة هو الخيار (هـ)، العوامل الحفَّازة تكون فلزات انتقالية نادرة عادةً. الفلزات الانتقالية النادرة عادة ما تكون عالية التكلفة. وهذه ليست ميزة. ومن ثَمَّ، الإجابة الصحيحة هي الخيار (هـ).

في الحقيقة، بمرور فترة من الزمن، قد تتلوَّث العوامل الحفَّازة، أو «تُسمَّم» من خلال ارتباطها بأنواع كيميائية معيَّنة؛ فعلى سبيل المثال، يرتبط الحديد بقوة بالكبريت. في حالة وجود ملوِّثات الكبريت في عملية هابر-بوش، يُمكن أن يُسمَّم الحديد باعتباره عاملًا حفَّازًا عن طريق الارتباط بمركَّبات الكبريت. وبذلك يصبح العامل الحفَّاز أقلَّ كفاءة، وسيتعيَّن علينا استخلاصُه وتنظيفه أو استبداله. لتجنُّب تلوث العوامل الحفَّازة الباهِظة الثمن، يحاول المُصنِّعون استخدام متفاعِلات نقية.

يوضِّح الجدول بعض العوامل الحفَّازة المُهِمَّة في مجال الصناعة وفي حياتنا اليومية.

العمليةالتفاعُل الكيميائيالعامل الحفَّاز
عملية التماس يتحوَّل SO()2g إلى SO()3g أثناء إنتاج HSO()24l:
2SO()+O()2SO()223gggCVO25ز
SO()+HO()HSO()3224glaq
خامس أكسيد الفاناديوم (VO25)
التحويل الحفزي في أنابيب عادم السيارةيتحوَّل المركَّبان CO()g وNO()g إلى CO()2g وN()2g غير الضار وHO()2g.Pt، Rh، وفلزات أخرى
إضافة الهيدروجينتتحوَّل الزيوت النباتية السائلة غير المُشبَّعة إلى دهون أكثر صلابة أو شبه صُلبة (مثل السمن).برادة نيكل ناعمة
تكسير الهيدروكربوناتتتكسَّر الهيدروكربونات الطويلة السلسلة إلى مركَّبات أصغر وأكثر فائدة.معادن الزيوليت (مركَّبات سليكات الألومنيوم)
تفكُّك بيروكسيد الهيدروجين يتفكَّك بيروكسيد الهيدروجين إلى أكسجين وماء:
2HO()O()+2HO()2222lglMnO2
MnO2، ولكنْ يُمكن استخدام فلزات انتقالية أخرى
عملية هابر-بوشيتفاعَل غاز النيتروجين وغاز الهيدروجين معًا لإنتاج غاز الأمونيا:
N()+3H()2NH()223gggCatmارهًزًا
برادة حديد ناعمة

تَنتُج معظم هذه العوامل الحفَّازة من فلزات انتقالية. أحد هذه الأمثلة هو استخدام البلاتين، والروديوم، والبالاديوم في وحدات المحوِّلات الحفزية في المركَّبات الحديثة؛ حيث يؤدِّي استخدام العوامل الحفَّازة في المحوِّلات الحفزية إلى اختزال المركَّبات المُضرَّة في غازات العادم إلى مركَّبات أكثر أمنًا وأقلَّ سُمِّيَّة. توضِّح الصورة الآتية وحدة المحوِّل الحفزي، وهي جزء من نظام العادم.

مُحوِّل حفَّاز

مثال ٥: تطبيق المعرفة بعمل العامل الحفَّاز على الحياة الواقعية

لماذا يُستخدَم أكسيد الفاناديوم الخماسي عاملًا حفَّازًا في الصناعة لتحويل المركَّب SO2 إلى SO3؟

  1. لأن العامل الحفَّاز من أكسيد الفلز يُعادل غاز SO3 الحمضي.
  2. لأن المزيد من مركَّب SO3 يُنتَج كلَّ ساعة.
  3. لأن أكسيد الفاناديوم الخماسي لا يتغيَّر عند نهاية عملية التحويل.
  4. لأن العامل الحفَّاز يَزيد المردود النهائي الكلي لمركَّب SO3.
  5. لأن مركَّب SO3 الناتج يكون أكثر نقاءً.

الحل

تزيد العوامل الحفَّازة من معدَّل التفاعُل الكيميائي، لكنها لا تتغيَّر كيميائيًّا في نهاية التفاعُل.

الخيار (أ)، لأن العامل الحفَّاز من أكسيد الفلز يُعادل غاز SO3 الحمضي، ليس صحيحًا. العامل الحفَّاز من أكسيد الفلز لا يتفاعَل مع غاز SO3 ولا يُعادله، ولكنه يوفِّر فقط مسارًا بديلًا لإنتاج SO()3g.

الخيار (ج)، لأن أكسيد الفاناديوم الخماسي لا يتغيَّر عند نهاية عملية التحويل، صحيح، لكنه لا يُجيب عن السؤال. سبب استخدام أكسيد الفاناديوم الخماسي في تحويل SO()2g إلى SO()3g أثناء إنتاج حامض الكبريتيك هو زيادة معدَّل إنتاج SO()3g.

الخيار (د)، لأن العامل الحفَّاز يَزيد المردود النهائي الكلي لمركَّب SO3، ليس صحيحًا. لا تؤثِّر العوامل الحفَّازة على المردود، ولكنها تَزيد فقط معدَّل إنتاج المردود.

الخيار (هـ)، لأن مركَّب SO3 الناتج يكون أكثر نقاءً، غير صحيح أيضًا. لا تؤثِّر العوامل الحفَّازة على نقاء الناتج.

الخيار (ب)، لأن المزيد من مركَّب SO3 يُنتَج كلَّ ساعة، يبدو إجابة منطقية. باعتباره عاملًا حفَّازًا، يَزيد أكسيد الفاناديوم الخماسي معدَّل التفاعُل، وبذلك يَزيد معدَّل تحويل SO2 إلى SO3. ونتيجة لذلك، فإن كمية SO3 الناتجة تزداد، وبذلك يُنتَج المزيد من SO3 كلَّ ساعة.

ومن ثَمَّ فإن الخيار (ب) هو الإجابة الصحيحة.

تحفِّز خلايا الكائنات الحية التفاعُلات باستخدام العوامل الحفَّازة الحيوية البروتينية والتي تُسمَّى الإنزيمات.

تعريف: الإنزيم

الإنزيم عاملٌ حفَّازٌ حيوي يُسرِّع معدَّل التفاعُلات دون أن يُستهلَك.

يوضِّح الشكل الآتي كيف أن للإنزيم موقعًا نَشِطًا معيَّنًا يُمكن أن يرتبط به جزيء مادة متفاعِلة (متفاعِل) أو أكثر. وبوجوده في الموقع النَّشِط، يحدث التفاعُل بطاقة تنشيط أقلَّ، وينطلق الناتج أو النواتج من الإنزيم، ويتبقَّى الإنزيم في حالته الأصلية.

وأحد الأمثلة لإنزيم تَستخدِمه الخلايا لتحفيز التفاعُل هو إنزيم الكتاليز. يُنتِج معظم الكائنات الحية هذا الإنزيم. يَحمي الكتاليز الكائن الحي من التلف الناتج عن الأكسدة بواسطة بيروكسيد الهيدروجين (HO22)، وهو مادة تَنتُج خلال العمليات الأيضية. يحوِّل الإنزيم HO22 إلى نواتج أقلَّ ضررًا، وهي الماء والأكسجين. 2HO2HO+O2222Catalase

يتفكَّك HO22 بمفرده، دون عامل حفَّاز، ولكنْ ببطء شديد. يؤدِّي إنزيم الكتاليز إلى حدوث عملية التفكُّك بسرعة أكبر بكثير، وهو ما يُقلِّل الزمن الذي تتعرَّض فيه المكوِّنات الخلوية لـ HO22 المؤكسِد.

النقاط الرئيسية

  • يَزيد العامل الحفَّاز من معدَّل التفاعُل الكيميائي، لكنه نفسه لا يتغيَّر كيميائيًّا في نهاية التفاعُل.
  • تَزيد العوامل الحفَّازة من معدَّل التفاعُل عن طريق خفض طاقة التنشيط عن طريق توفير مسار بديل للتفاعُل.
  • تَسمح العوامل الحفَّازة بتكوين الربح بسرعة أكبر؛ لأنه يُمكن إنتاج النواتج المرغوبة بسرعة أكبر. توفِّر العوامل الحفَّازة أيضًا المال من خلال خفض تكلفة الطاقة أثناء الإنتاج.
  • الإنزيمات عوامل حفَّازة حيوية بروتينية محدَّدة.
  • العديد من الفلزات الانتقالية يكون مُفيدًا في إنتاج العوامل الحفَّازة.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.