Katalysator vs. Enzym
Wenn sich ein oder mehrere Reaktanten in Produkte umwandeln, können sie verschiedene Modifikationen und Energieänderungen durchlaufen. Die chemischen Bindungen in den Reaktanten brechen auf und neue Bindungen bilden sich, um Produkte zu erzeugen, die sich völlig von den Reaktanten unterscheiden. Diese Art der chemischen Modifikation wird als chemische Reaktion bezeichnet. Ein Molekül muss aktiviert werden, bevor es reagieren kann. Moleküle haben normalerweise nicht viel Energie bei sich, nur gelegentlich sind einige Moleküle in einem Energiezustand, um Reaktionen einzugehen. Wenn es zwei Reaktanten gibt, müssen die Reaktanten in der richtigen Ausrichtung miteinander kollidieren, damit die Reaktion stattfinden kann. Obwohl Reaktanden einander begegnen, führen die meisten Begegnungen nicht zu einer Reaktion. Diese Beobachtungen haben zu der Idee geführt, eine Energiebarriere für Reaktionen zu haben.
Was ist Katalysator?
Ein Katalysator senkt die Energiebarriere einer Reaktion und beschleunigt dadurch die Reaktion in beide Richtungen. Katalysatoren können als Spezies definiert werden, die die Geschwindigkeit einer Reaktion erhöhen, aber nach einer Reaktion unverändert bleiben. Obwohl der Katalysator während einer Reaktion seine Form ändern kann, nimmt er nach Beendigung der Reaktion wieder seine ursprüngliche Form an. Ein Katalysator beschleunigt zwar eine Reaktion, beeinflusst aber nicht die Gleichgewichtslage. Bei einer unkatalysierten Reaktion ist die Aktivierungsenergiebarriere im Vergleich zu einer katalysierten Reaktion hoch. Die Aktivierung einer Reaktion kann höher sein, wenn der Übergangszustand eine sehr unwahrscheinliche Konformation hat. Katalysatoren können diese Energie reduzieren, indem sie das Reaktantenmolekül in einem Zwischenzustand binden, der dem Übergangszustand ähnelt. In diesem Fall senkt die Bindung die Energie, die die Reaktion katalysiert. Darüber hinaus kann ein Katalysator zwei reagierende Moleküle binden und sie ausrichten, um ihre Reaktionswahrscheinlichkeit zu erhöhen. Somit erhöht der Katalysator die Geschwindigkeit, indem er die Wirkungsentropie in der Reaktion senkt. Katalyse kann als heterogene Katalyse und homogene Katalyse kategorisiert werden. Liegen der Katalysator und die Reaktanten in zwei Phasen vor, spricht man von einer heterogenen Katalyse (z. B.: Feststoffkatalyse mit flüssigen Reaktanten). Und wenn sie sich in der gleichen Phase (fest, flüssig oder gasförmig) befinden, handelt es sich um eine homogene Katalyse. Katalysatoren werden vor allem in chemischen Labors und in der Industrie eingesetzt, um die Effizienz von Reaktionen zu steigern. Die meisten d-Block-Metalle wie Pt, Pd, Cu sind für ihre katalytische Aktivität bekannt.
Was ist ein Enzym?
Enzyme sind essentielle biologische Makromoleküle. Sie sind Proteinmoleküle, die manchmal mit anderen Metallen, Co-Enzymen oder prosthetischen Gruppen verbunden sind. Enzyme sind die biologischen Katalysatoren, die die Geschwindigkeit biologischer Reaktionen unter sehr milden Bedingungen erhöhen. Normalerweise benötigen Enzyme sehr spezifische Bedingungen, um zu funktionieren. Beispielsweise funktionieren sie bei optimalen Temperaturen, pH-Bedingungen usw. Enzyme sind Proteine, wenn sie also hoher Hitze, Salzkonzentrationen, mechanischen Kräften, organischen Lösungsmitteln und konzentrierten Säure- oder Basenlösungen ausgesetzt werden, neigen sie zur Denaturierung. Zwei Eigenschaften, die ein Enzym offenbar zu einem starken Katalysator machen, sind:
– Ihre Spezifität der Substratbindung.
– Optimale Anordnung katalytischer Gruppen in einem aktiven Zentrum des Enzyms
Was ist der Unterschied zwischen Katalysator und Enzym?
• Enzyme sind biologische Katalysatoren und dafür bekannt, dass sie sehr effizient sind. Sie bewirken Geschwindigkeitssteigerungen, die um Größenordnungen größer sind als die der besten chemischen Katalysatoren.
• Katalysatoren können entweder organisch oder anorganisch sein, und Enzyme sind organische Katalysatoren.
• Enzyme sind substratspezifisch. Aber andere Katalysatoren sind es nicht.
• Nur ein kleiner Teil eines Enzyms, bekannt als das aktive Zentrum, ist am katalytischen Prozess beteiligt, was sie von anderen Katalysatoren unterscheidet.
