Cтраница 2
При определении концентрации искомого реагента для интерпретации результатов медленных или быстрых реакций наиболее удобно измерение начальных скоростей. Это уменьшает влияние изменения температуры, побочных реакций и других неконтролируемых переменных. Когда используют спектрофотометрический контроль протекания реакции и следят за изменением поглощения продукта, то можно определить начальную скорость реакции из начального наклона графической1 зависимости поглощения от времени. Для медленных реакций этот наклон может быть просто обнаружен на ленте самописца. Для быстрых реакций необходимо использовать устройства, регистрирующие с высокой скоростью, такие как осциллограф. [16]
Более прямая проверка заключается в раздельном вычислении констант k f и k на основании измерений начальных скоростей прямой и обратной каталитической реакций. Марон и Ля Мер [24] исследовали кислотно-основной катализ обратимой реакции ( см. гл. [17]
Практика показывает, что выбор рабочей точки О на сигнале соленоидного датчика обеспечивает наилучшие результаты измерений начальной скорости снарядов. По-видимому, бесспорность факта не стимулировала его строгого теоретического истолкования, так как преимущества точки О иногда обосновываются соображениями скорее геометрически-описательного, чем аналитического характера. На первый план выдвигается, что точка О расположена на крутом участке кривой сигнала, что в этой точке мгновенное значение напряжения равно нулю и полярность сигнала меняется на обратную. [18]
Второй субстрат называют фиксированным потому, что он может участвовать как реагент в насыщающей концентрации в одной серии измерений начальной скорости и как реагент в достаточно низкой концентрации - в других сериях, но в каждой данной серии измерений его концентрация будет сохраняться постоянной. [19]
В случаях односторонних реакций, протекающих с очень большой скоростью ( высокая молекулярная активность фермента), и в тех случаях, когда невозможно сильно уменьшать концентрации фермента и субстрата, процесс быстро выходит из стационарного течения вследствие нарушения неравенства [ Е ] [ S ], что затрудняет измерение скорости реакции. Тогда измерение начальной скорости процесса также помогает в расчете кинетических констант. [20]
Си, измеряют дифференциальным методом, основанным на определении наклона кинетических кривых, описывающих зависимость концентрации индикаторного вещества от времени. Дифференциальный метод используют для измерения начальных скоростей, когда глубина протекания реакции сравнительно невелика. Кроме дифференциального применяют интегральный метод, в котором учитывается порядок реакции по индикаторному веществу. [21]
Этим объясняется малочисленность опубликованных результатов измерений начальной скорости ползучести, которые, тем не ме-нее приводят к заключению [2, 68], что начальная скорость ползучести зависит от напряжения так же, как и скорость установившейся ползучести. [22]
Это всегда верно, когда проводят измерения начальной скорости. Применение кинетических уравнений трехстадийного процесса к гидролизу и реакциям переноса ацила будет рассмотрено в следующих разделах. Предполагается в дальнейшем пользоваться этим приближенным методом для исследования большого числа ферментативных реакций с применением ультрафиолетовой спектроскопии для обнаружения промежуточных соединений во время фазы престационар-ного состояния. [23]
В том случае, когда один или оба продукта отсутствуют, уравнение сводится к уравнению простой дегидратации. Это условие соблюдается, если ограничиться измерением начальных скоростей ( Унач) ПРИ таких степенях превращения, когда влияние обратной реакции незначительно. [24]
На обеих кривых максимум несколько сдвинут по сравнению со стехиометрией в сторону более богатых смесей. Значения скорости пламени в мыльном пузыре с точно контролируемым содержанием паров воды прекрасно согласуются с результатами по измерению начальной скорости пламени в замкнутых сосудах. Зависимость Su от состава не может быть описана формулой Стивенса. [25]
Относительно концентрации этана реакция имеет, примерно, первый порядок, но кажущиеся константы скорости для реакций первого порядка не подходят в условиях глубокой конверсии и низких начальных давлений этана. В условиях менее глубоких превращений становится важной обратная реакция, и поэтому скорости следует исправить на эту величину или же провести измерение начальных скоростей, что, однако, снижает точность экспериментальных данных. Продуктами реакции являются этилен и водород, примерно в равных количествах с небольшой примесью метана, этилена ( 2 - 5 %) и следами высококипящей жидкости. [26]
Метод изотопного обмена, разработанный Бойером, основан на введении следовых количеств интенсивно меченого субстрата в систему, содержащую фермент и субстрат и находящуюся в равновесии. Концентрации субстратов и продуктов реакции при этом, конечно, не изменяются. Задача сводится к измерению начальной скорости появления метки в продуктах реакции. Преимущество такой системы заключается в том, что она находится в химическом равновесии; это упрощает теоретический анализ вообще, а также анализ тех случаев, когда растворитель принимает участие в реакции. [27]
Ниже будут рассмотрены эксперименты, иллюстрирующие применение этих методов; более детальные сведения читатель может найти в оригинальных работах. Сейчас в литературе публикуется множество подобных исследований, и ввиду ценности метода их число, безусловно, будет неуклонно возрастать. Помимо методов стационарной кинетики, основанных на измерении начальных скоростей химических изменений системы, сейчас применяются методы измерения начальных скоростей изотопного обмена при химическом равновесии, которые дают в общем такую же информацию, а в некоторых случаях позволяют получить и ряд добавочных сведений о деталях механизма. [28]
Наконец, оставим последнее упрощающее предположение о необратимости суммарной реакции. Но все остальные изложенные выше рассуждения сохраняют свою силу. Более того, проблему обратимости суммарной реакции можно обойти экспериментально, пользуясь измерением начальных скоростей. Тогда основное внимание будет сконцентрировано на самой ранней стадии реакции, когда продукт еще не успел накопиться и реакция 2 может считаться практически необратимой. Начальную скорость реакции следует измерять при различных концентрациях субстрата и полученные результаты сопоставлять с дифференциальной, а не с интегральной формой кинетического уравнения для данной модели. Эти соображения позволяют проверить соответствие предполагаемой модели экспериментальным данным, не вводя никаких упрощений, а непосредственно исходя из поведения системы в случае I. Необходимо только работать с молярными концентрациями субстрата, значительно превосходящими концентрацию фермента, и использовать для кинетического анализа начальные скорости реакции. Теперь остается вывести уравнение, выражающее зависимость начальной скорости ( v0) от А для данной модели. [29]
Ниже будут рассмотрены эксперименты, иллюстрирующие применение этих методов; более детальные сведения читатель может найти в оригинальных работах. Сейчас в литературе публикуется множество подобных исследований, и ввиду ценности метода их число, безусловно, будет неуклонно возрастать. Помимо методов стационарной кинетики, основанных на измерении начальных скоростей химических изменений системы, сейчас применяются методы измерения начальных скоростей изотопного обмена при химическом равновесии, которые дают в общем такую же информацию, а в некоторых случаях позволяют получить и ряд добавочных сведений о деталях механизма. [30]