Что такое энергия активации химического процесса? Как она влияет на скорость реакции?

		Химия
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №16947
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Что такое энергия активации химического процесса? Как она влияет на скорость реакции? Как влияют фермента на величину энергии активации? Представьте уравнение Михаэлиса-Ментен и поясните все входящие в него величины. А. Для химических реакций составьте кинетические уравнения. Б. Найдите количество анастезирующего препарата фенобарбитала, которое требуется ввести (однократно) животному, если предполагается, что операция продлится в течение указанного в таблице времени. Доза, вызывающая анестезию, равна 30 мг на 1 кг веса, период полураспада фенобарбитала 4,5 часа, его распад – реакция первого порядка. 

Ответ:

Избыточная энергия (по сравнению со средней энергией при данной температуре), которой должны обладать молекулы, для протекания реакции, называется энергией активации. Молекулы, обладающие такой энергией, называются активными молекулами. В ходе реакции вещества переходят в неустойчивое промежуточное состояние, характеризующееся большим запасом энергии. Именно для его образования необходима энергия активации (рис.).Переходным состоянием системы (или активированным комплексом) называется состояние системы реагирующих веществ, соответствующее максимальной энергии на пути реакции. Энергия активации – это количество дополнительной энергии, необходимой для перехода системы из исходного состояния в состояние активированного комплекса. Ферменты, действуя как катализаторы, снижают энергию активации, которая требуется для того, чтобы могла произойти реакция. Они повышают общую скорость реакции, не изменяя в сколько-нибудь значительной степени температуру, при которой эта реакция протекает. Кинетические свойства многих ферментов можно объяснить в рамках модели Михаэлиса-Ментен. Согласно этой модели, субстрат связывается с ферментом с константой скорости Образующийся фермент-субстратный комплекс может либо диссоцировать на с константой либо с константой скорости превратиться в продукт и свободный фермент. В модели предполагается, что продукт не может обратно превращаться в субстрат, что справедливо для ранних стадий реакции, когда концентрация продукта низка. Скорость реакции связана с концентрацией субстрата следующим соотношением где максимальная скорость реакции, достигающаяся в том случае, когда все молекулы фермента связаны с субстратом, а константа Михаэлиса, численно равна концентрации субстрата, при которой скорость реакции составляет половину максимальной величины.  это мера сродства данного субстрата к ферменту (в том случае, когда которое, в свою очередь, отражает прочность связывания субстрата с активным центром. В кинетическом уравнении записываются концентрации газообразных веществ или веществ, находящихся в растворе, т.е. тех веществ, концентрация которых может изменяться в процессе химической реакции. Поэтому для рассматриваемой реакции кинетическое уравнение имеет вид: Рассчитаем масса фенобарбитала, которая должна остаться в организме животного в конце реакции: Для реакции первого порядка период полураспада связан с константой скорости реакции следующим соотношением: Рассчитаем константу скорости реакции: Для реакции первого порядка: Тогда исходное содержание фенобарбитала равно Ответ: