reazioni autocatalitiche
reazioni autocatalitiche
Reazioni nelle quali uno dei prodotti, o uno degli intermedi della reazione stessa, è in grado di aumentare la velocità del processo globale, comportandosi come un vero e proprio catalizzatore. Per es.: se si considera un processo in cui la specie A si trasforma nella B che a sua volta genera C, D e così via, se ha luogo un processo autocatalitico si innesca un meccanismo di retroazione rappresentato dallo schema:
A → B → C → D → ∙∙∙
Sistemi autocatalitici sono frequenti in natura ed esempi significativi sono l’impoverimento dello strato di ozono stratosferico, l’assorbimento dell’ossigeno da parte dell’emoglobina con formazione di un legame e la reazione tra permanganato di potassio e acido ossalico in cui il manganese bivalente si comporta da catalizzatore. Inoltre, tali reazioni intervengono nella regolazione enzimatica dei complessi processi biochimici. Altri esempi interessanti si riscontrano nelle reazioni di combustione. La velocità delle reazioni autocatalitiche dipende dalla concentrazione di almeno uno dei prodotti della reazione stessa. Ne deriva, pertanto, che all’inizio la reazione procede lentamente poiché la concentrazione del prodotto che si comporta come catalizzatore è ancora bassa. Quando raggiunge valori elevati la velocità di reazione aumenta in modo significativo per rallentare nuovamente quando la concentrazione del reagente è prossima all’esaurimento. Pertanto, in un sistema chiuso agli scambi di materia, l’andamento della concentrazione del prodotto in funzione del tempo è rappresentata da una curva con un tipico andamento a ‘S’. Un caso profondamente studiato è quello della reazione di Belousov-Zabotinskij che avviene per interazione di un bromato alcalino con un sale di cerio in presenza di acido maleico. Si innesca un sistema ciclico di reazioni oscillanti, che in un sistema chiuso porta alla formazione di colorazioni diverse che si avvicendano nel tempo. Sono stati escogitati diversi modelli cinetici per interpretare il comportamento dei sistemi reattivi oscillanti che vengono ricondotti alle indagini sulla dinamica dei sistemi complessi non lineari. Anche se il meccanismo dettagliato attraverso il quale hanno luogo tali processi non è sempre conosciuto, risulta spesso possibile interpretarne il comportamento mediante modelli matematici relativamente semplici.