ตัวเร่งปฏิกิริยาต่างกัน
เช่นเดียวกับเอนไซม์ ความยืดหยุ่น เว็บสล็อตแท้ และความคล่องตัวกำลังปรากฏเป็นคุณสมบัติหลักของพื้นผิวโลหะที่เร่งปฏิกิริยา
ตัวเร่งปฏิกิริยามีคุณสมบัติที่โดดเด่นในการอำนวยความสะดวกในปฏิกิริยาเคมีซ้ำแล้วซ้ำอีกโดยไม่ต้องบริโภค ตามหลักการแล้ว (ถ้าไม่ใช่ในทางปฏิบัติ) ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถทำงานได้ตราบเท่าที่มีสารตั้งต้นอยู่ เอ็นไซม์—ซึ่งกระตุ้นทุกด้านของเมแทบอลิซึมของเซลล์—เป็นผู้เชี่ยวชาญสูงสุดของศิลปะนี้ เราใช้ตั้งแต่สมัยแรกสุดในการทำขนมปังหัวเชื้อ ชีสนมเปรี้ยว และต้มเบียร์
ในศตวรรษที่ 20 ตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทต่าง ๆ ที่ดูเหมือนจะแตกต่างกันมาก — ตัวเร่งปฏิกิริยาต่างกัน ซึ่งใช้อนุภาคโลหะขนาดเล็กที่รองรับบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง — กลายเป็นรากฐานสำหรับอุตสาหกรรมเคมีส่วนใหญ่ มีบทบาทสำคัญในการผลิตวัตถุดิบสำหรับทำวัสดุสังเคราะห์ที่เราใช้ทุกวัน ตั้งแต่เชื้อเพลิงไปจนถึงปุ๋ย เทคนิคการทดลองใหม่ ๆ ได้นำข้อมูลเชิงลึกที่สดใหม่มาสู่รูปแบบของตัวเร่งปฏิกิริยานี้ และตอนนี้ดูเหมือนว่ามีความคล้ายคลึงกันระหว่างเอนไซม์กับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกันมากกว่าที่เห็นในตอนแรก
ตัวเร่งปฏิกิริยาต่างกันมักจะเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างตัวทำปฏิกิริยากับพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาของอนุภาคโลหะขนาดเล็ก สิ่งนี้จะกระตุ้นพันธะเคมีภายในสารตั้งต้น ส่งผลให้เกิดการแยกตัวหรือการจัดเรียงใหม่ เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่การศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันนั้นส่วนใหญ่เป็นการทดลองเชิงประจักษ์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเข้าใจเพียงเล็กน้อยในระดับโมเลกุล ทฤษฎีเกี่ยวกับวิธีการทำงานของพวกมันเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการเสริมกันระหว่างโครงสร้างสารตั้งต้นและการจัดเรียงทางเรขาคณิตของอะตอมในพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาแบบคงที่ วิธีการสังเกตขั้นสูงช่วยให้เราเห็นโมเลกุลเหล่านี้ในระหว่างปฏิกิริยาในรายละเอียดมากขึ้น และได้เปิดเผยว่ามุมมองคงที่ของการเร่งปฏิกิริยานี้ อันที่จริง ไม่ถูกต้อง
การถือกำเนิดของวิทยาศาสตร์พื้นผิวสูญญากาศสูงพิเศษในทศวรรษ 1960 ทำให้เกิดการเข้าสู่โลกของโมเลกุลที่ดูดซับ อย่างไรก็ตาม เพิ่งจะไม่นานนี้เองที่เทคนิคสมัยใหม่ เช่น กล้องจุลทรรศน์สแกนอุโมงค์แบบแรงดันสูง ได้อนุญาตให้ทำการทดลองภายใต้สภาวะที่สมจริง (ความดันและอุณหภูมิสูง)
การเปลี่ยนแปลงทั้งหมด
การก่อตัวของเอทิลลิดีนตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้เกิดการปรับโครงสร้างพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา
การสัมผัสกับสารตั้งต้นส่งผลให้เกิดการปรับโครงสร้างเฉพาะของพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา การก่อตัวของพันธะระหว่างอะตอมโลหะของตัวเร่งปฏิกิริยาและโมเลกุลที่ดูดซับทำให้เกิดความร้อน โดยให้พลังงานเพื่อคลายพันธะระหว่างอะตอมของโลหะกับเพื่อนบ้าน ทำให้สามารถเคลื่อนตัวจากตำแหน่งเดิมและทำให้พันธะเคมีระหว่างโมเลกุลที่ดูดซับกับโลหะแข็งแรงขึ้น ยิ่งอะตอมของโลหะบนพื้นผิวมีเพื่อนบ้านน้อยกว่า และยิ่งพันธะกับโมเลกุลที่ดูดซับแรงขึ้นเท่าใด ระดับของการปรับโครงสร้างใหม่ที่เกิดขึ้นก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ยังไม่ใช่สารตั้งต้นเดิมที่จับกับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะเสมอไป มันสามารถเป็นอนุพันธ์ได้หากสารเชิงซ้อนของโลหะ-ดูดซับสามารถสร้างพันธะที่แข็งแกร่งขึ้นด้วยวิธีนี้
การก่อตัวของพันธะเคมีอย่างแรงที่ไซต์โลหะที่ออกฤทธิ์เหล่านี้แสดงให้เห็นโดยสังหรณ์ใจว่าไซต์ดังกล่าวจะถูกปิดกั้นและป้องกันไม่ให้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาใหม่ แต่ที่จริงแล้ว ไซต์เดียวกันที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุดในการเปิดใช้งานพันธะก็เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่แอคทีฟมากที่สุดเช่นกัน และยังคงเป็นเช่นนั้น พวกเขาสามารถเปิดใช้งานพันธบัตรซ้ำ ๆ
เหตุผลสำหรับกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องคือไม่ใช่แค่อะตอมของโลหะเท่านั้นที่เคลื่อนที่ สารตั้งต้นที่ดูดซับอย่างแรงบนพื้นผิวโลหะก็เคลื่อนที่ได้เช่นกัน ในปฏิกิริยาแบบจำลอง (ไฮโดรจิเนชันของเอธินเพื่อสร้างอีเทน) ใช้เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการไฮโดรจิเนชันที่สำคัญทางอุตสาหกรรม เอทิลลิดีนซึ่งเป็นสปีชีส์อนุพันธ์ที่สำคัญสามารถรักษาความสามารถในการเคลื่อนที่เหนือพื้นผิวได้แม้จะถูกผูกมัดอย่างแน่นหนา เอทิลลิดีนไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการเร่งปฏิกิริยา แต่สร้างแบบจำลองไซต์แอคทีฟใหม่ จากนั้นจึงเคลื่อนที่ต่อไป ทำให้เอธินซึ่งถูกดูดซับเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ผูกมัดในช่วงเวลาสั้นๆ และกลายเป็นไฮโดรเจนอย่างรวดเร็ว การขัดขวางการเคลื่อนที่ของเอทิลลิดีนจะทำให้ปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาช้าลง ตัวอย่างเช่น ถ้าคาร์บอนมอนอกไซด์ถูกดูดซับบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ให้สั่ง
ดังนั้นทุกอย่างบนพื้นผิวจึงต้องเคลื่อนไหวเพื่อให้เกิดการเร่งปฏิกิริยา อะตอมของโลหะจะเคลื่อนตัวเพื่อปรับโครงสร้างพื้นผิวใหม่เมื่อเกิดเอทิลลิไดน์ เอทิลลิดีนเคลื่อนที่ด้วยเหตุนี้การเปิดไซต์แอคทีฟที่ยอมให้โมเลกุลอีทีนใหม่ดูดซับอย่างอ่อนและเติมไฮโดรเจนอย่างรวดเร็ว หากไม่มีการเคลื่อนไหวก็จะไม่มีการเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน
ความยืดหยุ่นในการปรับโครงสร้างไซต์ที่เกิดการกระตุ้นพันธะขึ้นนั้นเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่ผู้ทำงานเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ แบบจำลองการล็อกและคีย์แบบคงที่ของ Emil Fischer สำหรับปฏิสัมพันธ์ของเอนไซม์กับสารตั้งต้นถูกแทนที่ด้วยแบบจำลองไดนามิกที่พอดีของ Daniel Koshland ในแบบจำลองนี้ การดูดซับเคมีของโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาทำให้เกิดการปรับโครงสร้างของเอนไซม์ที่ทำงานอยู่ ซึ่งส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างและทางอิเล็กทรอนิกส์ของทั้งสองอย่าง การจับกับพื้นผิวและการปลดปล่อยผลิตภัณฑ์จำเป็นต้องมีการปรับโครงสร้างทั้งที่ทำงานและส่วนรอบ ๆ ของเอนไซม์ ในขณะเดียวกัน การกระตุ้นพันธะเคมีและการหมุนเวียนของตัวเร่งปฏิกิริยาอาจจำเป็นต้องมีทั้งการปรับโครงสร้างในท้องถิ่นและการเคลื่อนย้ายของชนิดที่ดูดซับไปและกลับจากไซต์ที่ทำงานอยู่ เว็บสล็อตแท้
