Кинетические методы определения константы равновесия

Разработанный Ферштом эмпирический подход к изучению термодинамических и кинетических аспектов свертывания белковой цепи с привлечением сайт-направленного мутагенеза позволил автору и сотрудникам проанализировать все этапы формирования трехмерной структуры белка (барназы), не содержащего дисульфидных связей [31-33]. Изучение обратимой денатурации начинается с тщательного визуального анализа трехмерной структуры белка с целью выявления остатков, которые предположительно могут играть важную роль в структурной стабилизации и кинетике свертывания. Следующий этап заключается в модификации потенциально важных для сборки межостаточных взаимодействий путем специальных химических изменений белковых цепей актуальных остатков и сайт-направленного мутагенеза. Завершается этап составлением оптимального набора и его синтеза методами генной инженерии. Далее проводятся термодинамические и кинетические экспериментальные исследования механизма ренатурации (денатурации) нативного белка и мутантов, определения констант равновесия, констант скорости и величин изменений свободной энергии Гиббса стабильных структур, промежуточных и переходных состояний. Найденные значения используются для построения энергетических профилей путей свертывания белковых цепей дикого и мутантного типов. На их основе определяются разностные энергетические диаграммы, которые показывают различия в уровнях энергии всех состояний на пути свертывания белка и мутантов. Реализация описанной процедуры приводит к эмпирическим зависимостям между важными для свертывания белковой цепи взаимодействиями боковых цепей и параметрами, по мысли Фершта, характеризующими кинетику, равновесное состояние и механизм ренатурации [И]. Каждая мутация, которая в [c.87]

Значения АН, получаемые таким путем, характеризуются низкой точностью, поэтому, несмотря на его щирокое применение в прошлом, предпочтение всегда следует отдавать калориметрическому методу, который, как будет показано ниже (пп. 2 и 3), позволяет непосредственно измерять АН. Однако калориметрический метод определения АН возможен только для систем, в которых быстро устанавливается равновесие. Для кинетически инертных систем единственным доступным способом получения данных по энтальпии равновесия остается исследование зависимости констант устойчивости от температуры. При этом следует по возможности определять термодинамические, а не концентрационные константы устойчивости, так как в последнем случае будут возникать трудности, обусловленные влиянием температуры на коэффициенты активности частиц, присутствующих в растворе. [c.28]

В книге даны теоретические основы метода абсорбционной спектроскопии (спектрофотометрни). Рассмотрены отдельные методы количественного абсорбционно-спектроскопического анализа спектрофотометрического титрования, многокомпонентной системы, дифференциального, экстракционно-спектрофотометрического я кинетического. Приведены примеры применения абсорбционно-спектрофотометрическогс метода для изучения равновесий в растворах и ряд конкретных примеров определения констант диссоциации реагентов, констант устойчивости комплексов и их состава. Уделено большое внимание определению отдельных элементов, в том числе редких. В предлагаемых методах показано нахождение селективных условий определения элементов в присутствии сопутствующих элементов, близких по свойствам. Даны оптические схемы и принципы действия отдельных спектрофотометрических приборов. Приведены методы статической обработки полученных результатов. [c.2]

Термохимические измерения достаточно сложны и трудоемки. В то же время существует удобный кинетический метод определения термодинамических констант полимеризации, применимый к системам, в которых легко устанавливается равновесие. [c.166]

Основные научные работы посвящены исследованию сверхбыстрых химических реакций импульсными методами. Совместно с Р. Дж. Р. Норришем соацал (1950) первую установку импульсного фотолиза. Ими впервые были получены спектры поглощения многих простых свободных радикалов, изучен механизм их превращений, показано существование быстрых рекомбинационных процессов. Им удалось зарегистрировать спектральную картину развития реакции хлора с кислородом, инициируемую световым импульсом. Исследовал быстрые реакции в кондеч-сированной фазе. Предложил метод определения абсолютного квантового выхода триплетных состояний. Разработанные им приемы изучения деградации энергии триплетных молекул позволили представить детальную картину быстрых процессов, следующих за фотовозбуждением. Установил основные кинетические закономерности реакций переноса электрона и атома водорода. Определил константы кислотно-основного равновесия для синглетных и триплег-ных состояний ароматических молекул нашел связь между константами скорости реакций и природой возбужденного состояния. Исследовал механизм первичных фотохимических реакций на модельных системах фотосинтеза. Одним из первых создал установки импульсного лазерного фотолиза. [c.404]

Кинетические методы определения константы равновесия [c.126]

Попытки обоснования и применения этих методов, которые позволяют довольно точно рассчитывать значения констант скорости (равновесий) реакций приобрели наиболее широкое распространение во второй половине рассматриваемого периода (конец 40 — начало 50-х годов). Однако не во всех областях органической химии изучение структурно-кинетических закономерностей превра-ш,ений в явном виде стало основной задачей кинетики органических реакций в этот период. Так, при исследовании очень сложных многостадийных реакций поликонденсации протекающих в средах, где невозможно применять обычные кинетические методы определения скоростей реакций, необходимо было выработать общий подход к изучению этих процессов. [c.111]

Кинетическая модель — помимо переменных состояния — содержит в себе параметры (константы скорости, константы равновесия элементарных реакций, энергии активации), смысл которых вытекает из детального механизма реакции. Численные значения этих параметров на сегодняшний день не могут быть получены чисто теоретическими расчетами. Для их определения необходимы лабораторные экспериментальные данные по исследованию кинетики на данном катализаторе. На базе этих экспериментов уточняется форма кинетической модели, определяются неизвестные значения параметров — путем приведения в соответствие экспериментальных данных с предполагаемой формой кинетической модели. Содержание, адекватность, предсказательная сила конечного продукта — содержательной кинетической модели — зависит от того дизайна , который применялся при его построении. В настояш,ее время кинетический дизайн или построение адекватной кинетической модели представляет собой самостоятельное научное направление. Оно базируется на искусстве целенаправленного планирования кинетических экспериментов с целью получения информативного массива данных, на правильной оценке погрешности в данных и их коррекции строгими статистическими методами. Определение численных значений параметров — или другими словами параметрическая идентификация — использует необходимый для этой цели арсенал математических, статистических и вычислительных методов. Вычислительные методы решения задач параметрической идентификации существенно зависят от характера экспериментальных данных, полученных либо в проточном реакторе идеального перемешивания, либо в проточном реакторе идеального вытеснения, либо в реакторе закрытого типа и др. Это очевидно, поскольку уравнения математического описания перечисленных типов реакторов относятся к разным классам уравнений математической физики. В одних случаях работа ведется с системой дифференциальных уравнений с нелинейными правыми частями, в других — с системой нелинейных алгебраических уравнений, неявных относительно измеряемых в эксперименте переменных состояния. [c.68]

В гл. 6 описан метод Гульдберга и Вааге для определения констант устойчивости комплекса ВА по измерению скоростей его образования п диссоциации. В настоящей главе рассматриваются главным образом работы по растворам, в которых система В, А находится в равновесии. Если одна или несколько форм ВАп( 0) или А самопроизвольно распадаются с измеримой скоростью, то комплексообразование можно проследить, определяя скорость распада в зависимости от В и Л. Кинетический метод можно применить также, если одна или несколько форм ВА или А реагирует с измеримой скоростью с добавленным веществом 81 или ускоряет либо разложение 81, либо реакцию между двумя добавленными веществами 81 и 82. Однако результаты часто трудно объяснить, если скорость реакции зависит от концентрации более чем одной формы ВА и А еще большие затруднения возникают, если одна из добавленных форм действует в качестве вспомогательного лиганда или центральной группы и сама образует комплексы с В или А. [c.358]

Можно показать, как было сделано для процесса диссоциации в схеме (8.1), что при применении любого из трех вышеописанных экспериментальных методов определения кинетических констант диссоциации (резкое и многократное разбавление системы по достижении в ней состояния равновесия, удаление лигандов путем их связывания адсорбентами или разрушения, добавление больщих избытков агонистов лигандов) процесс диссоциации протекает необратимо и описывается соотношениями (10.81) — (10.83). Это позволяет определить константы k-i, k-2 путем соответствующей обработки зависимостей (10.81) — (10.83) в полулогарифмических координатах методами, описанными в главах 8 и 9. Данный метод определения наиболее часто используется на практике. [c.247]

Газохроматографические измерения на напористых адсорбентах [27, 40] и даже на кристаллических тонкопористых (например, на цеолитах) [55] при соблюдении необходимых предосторожностей и оптимизации динамических и кинетических факторов работы колонны позволяют получить значения константы Генри, близкие к находимым путем экстраполяции равновесных изотерм адсорбции, определенных статическими методами [166, 167]. Значительным преимуществом элюционного газохроматографического метода является возможность исследования изотермы адсорбции при малых заполнениях поверхности благодаря высокой чувствительности детекторов. Методом фронтальной газовой хроматографии, например с последующей тепловой десорбцией при регулировании концентрации адсорбата в газовой фазе с помощью термостатирования жидкого адсорбата, насыщающего газ-носитель, можно объединить преимущество статического метода (заведомое достижение равновесия) с высокой чувствительностью хроматографического детектирования [161]. Элюционный метод удобнее использовать при более высоких температурах, а метод тепловой десорбции — при обычных и более низких. [c.67]

Работы, представленные в данной главе, предназначены для ознакомления с методами определения констант равновесия, констант скоростей и порядков реакций, а также практического изучения влияния различных факторов на термодинамические и кинетические характеристики реакций. Приведенные практические работы следует рассматривать лишь как примерные, и они легко могут быть заменены подобными же, но с использованием других реактантов. При этом теоретическая часть работ и методы обработки результатов практически не будут изменяться. [c.171]

Хотя сегодня нет разногласий по поводу того, как вычислять константы равновесия в газовой фазе (см. нил<е), с кинетическими процессами дело обстоит менее определенно. Существует несколько различных теоретических подходов к решению этой проблемы, но не всегда легко сделать конкретный выбор. К настоящему времени эти подходы можно подразделить на две большие группы те, в которых используются энергетические гиперповерхности, и те, в которых они не используются. Для численных расчетов пока что пригодны лишь методы первой группы. Далее, эти методы подразделяются в соответствии с тем, предполагается ли наличие равновесия между реагентами и активированным комплексом (относительно долгоживущий комплекс теория абсолютных скоростей реакций) или же такое равновесие не имеет места (короткоживущий интермедиат прямые процессы). И хотя в свое время против теории абсолютных скоростей реакций выдвигались определенные возражения, сегодня она представляет собой единственную теорию, пригодную для количественного изучения реакций, которые представляют интерес для химиков. [c.432]

В кинетических методах анализа используются как каталитические, так и некаталитические реакции. Скорость гомогенных каталитических реакций обычно пропорциональна концентрации катализатора и поэтому может быть использована для высокочувствительного определения концентрации катализатора. Кинетические методы можно применять также для анализа систем, имеющих неблагоприятные константы равновесия, или систем, в которых протекают побочные реакции. Метод измерения скоростей реакции позволяет проводить анализ смеси двух очень сходных соединений, которые участвуют в одной и той же реакции, но с разной скоростью. [c.417]

В разделе нуклеофильного катализа описаны интегральный и дифференциальные методы проверки адекватности такого уравнения и определения параметров к и к" из кинетических зависимостей Сд от 1. Серии кинетических экспериментов с варьируемыми значениями Сь и См позволяют определить также и все входящие в А и к" значения констант равновесия К, К2 и /(4 и константы скорости к . В частности, преобразование уравнения (111-49) в координатах Лайнуивера — Берка при дифференциальном методе обработки кинетических кривых дает [c.203]

Во второй части книги мы рассмотрели методы, с помощью которых можно выяснить формально-кинетический механизм ферментативной реакции, а в гл.Х и XI — методы, позволяющие установить число и тип кинетически значимых промежуточных соединений. Такого рода исследования позволяют оценить некоторые константы скорости и константы равновесия при определенных условиях реакции. Дальнейшая задача состоит в том, чтобы использовать эти данные для выявления тех особых химических свойств фермента, которые проявляются на каждой индивидуальной стадии процесса. Один из самых главных вопросов, который может быть исследован экспериментально, касается качественной оценки вызываемых ферментом изменений распределения электронов в молекуле субстрата. [c.191]

Термодинамические измерения, особенно измерения коэффициентов активности для силиката в равновесии с металлом, производились неоднократно это связано с практической важностью такой информации для вычисления равновесий шлак-металл. Делались попытки определения структуры частиц в расплавленном окисле на основании термодинамических работ. При этом выдвигались гипотезы о существовании определенных молекулярных частиц, и критерием их правильности считалось постоянство вычисленных значений константы равновесия и близость измеряемых величин к этому численному значению. Однако такой подход не учитывает общего вывода Гиббса о невозможности получения структурных данных из чисто термодинамических (не статистических) рассуждений. Приблизительное постоянство теоретически вычисленной константы равновесия при изменении состава не является строгим доказательством в пользу существования в расплавленном окисле предполагаемых частиц, поскольку отношение произведений концентраций ряда различных частиц может оказаться приблизительно постоянным [150] (в противоположность численному совпадению с экспериментом теоретического расчета, включающего кинетический параметр, который зависит от абсолютного значения, а не от отношения значений. В данном случае численное совпадение с экспериментом более убедительно, чем для равновесной константы, зависящей от отношения концентраций). На практике такой метод исследования приводил к выводам относительно структуры, не согласующимся с результатами определений по другим методам. Измерения активности и соответственно определения обратимых э. д. с. ячеек, содержащих [c.239]

Третья возможность определения констант скоростей заключается в использовании метода итераций или непосредственного вычисления при помощи электронной вычислительной машины, однако составление соответствующей программы часто занимает больше времени, чем использование более простых методов. Ранее уже отмечалось, что стационарная кинетика не в состоянии дать информацию, которая позволяла бы найти константу равновесия образования промежуточного соединения, присутствующего в стационарной концентрации, или абсолютную константу скорости его разложения. Также невозможно установить преимущественное ионное состояние или константу ионизации такого промежуточного соединения, если только оно не накапливается в заметных количествах. Фактически нет различия в уравнениях скорости, выведенных для катализируемой кислотой реакции нейтрального промежуточного соединения и для реакции сопряженной кислоты того же соединения то же справедливо и для основного катализа. Так, механизм аминолиза имидоэфира [схема (67)] может быть описан также механизмом (70), по которому нейтральное промежуточное соединение разлагается по не катализируемой и катализируемой кислотой реакции. Уравнение стационарной скорости для механизма (70) представлено уравнением (71). Оно имеет ту же форму и кинетически неотличимо от уравнения (68) [c.441]

Следовательно, константа равновесия присоединения может быть вьь числена, если определены абсолютные значения констант скорости роста и деполимеризации. Различные методы, применяемые для определения абсолютных значений констант скорости анионного роста и деполимеризации, будут обсуждаться в гл. VII. Здесь опишем только один кинетический метод. Этот метод дает возможность определить одновременно константы скорости роста, деполимеризации и константу равновесия. Метод иллюстрируется обратимой реакцией присоединения а-метилстирола к живущему а-метилстирольному димеру, аа , с образованием соответствующего живущего а-метилстирольного тримера [c.126]

Взаимодействие альдегидов и кетонов с бисульфитом. Строение сс-оксисульфонатов К2С(ОН)ЗОзМа — продуктов присоединения бисульфита к альдегидам или кетонам — было установлено химическим путем [392], с помощью спектров комбицационного рассеивания [761 и другими спектральными методами [408], а также путем определения констант равновесия [390] с применением 8. Физико-хи-мические исследования включают изучение кинетики реакции [411], определение энергии активации прямой и обратной реакций [170], теплоты реакции [169], константы равновесия химическим [169], спектроскопическим [4031 и изотопным [390] методами. Кинетические исследования показали, что механизм реакции довольно сложен ц в ней скорее принимает участие ион сульфита, но не бисульфита, как это предполагалось прежде [7]. В табл. 3.5 и 3.6 показаны относительные скорости и стенени протекания реакций различных альдепщов и кетонов с эквимольными количествами бисульфита (за исключением некоторых особо отмеченных случаев). [c.148]

В работе [10] были исследованы пламена углеводород—Ог— Мг при низком давлении в молекулярных пучках и измерены концентрации N0, О, ОН, Н и других частиц масс-спектрометрическим методом. Температура определялась по измеренным концентрациям и константе равновесия в предположении частичного равновесия. Хотя основные усилия исследователи направили на изучение кинетики быстрого образования N0, ку также была определена на основе измеренных профилей концентраций N0 и О с помощью упрощенного кинетического выражения (4). Пределы погрешностей 30% определения к, указанные в [10], мы считаем сильно заниженными, принимая во внимание возможные ошибки при измерении абсолютных концетраций и температуры и невыясненное влияние диффузии на область потока. Значение к, полученное в [10], при Т — = 2000 К примерно в 2,5 раза ниже значения, рекомендуемого нами. [c.322]

Изящным примером завершенного кинетического исследования является работа Жуве и Чью [20] по метано-лизу диэтилацеталя. Концентрации диэтил ацеталя, ди-метилацеталя и промежуточного метилэтилацеталя можно определить методом газовой хроматографии. На рис. 4.4 показано, как изменяются со временем высоты пиков на хроматограмме при некоторых условиях опыта. Зная наклон двух любых кривых при данном времени, независимо определенные константы равновесия и калибровку хроматографа, можно вычислить все четыре удельные скорости в двухстадийной обратимой реакции. [c.92]

Определение константы равновесия, константы диссоциации и константы распределения между двумя фазами практически весьма затруднено вследствие очень малой растворимости дитизона и дитизонатов в водных растворах с ипределенными pH. Для этих целей часто приходится пользоваться косвенными методами определения или рассчитывать искомую величину с помощью более легко определяемых величин. В связи с тем что система гетерогенная (водный раствор — органический растворитель), а также в связи с постепенным разложением дитизона и его растворов экспериментальное определение некоторых констант осложняется еще и кинетическими процессами. Для ускорения реакции приходится очень сильно встряхивать смесь, однако процесс встряхивания очень трудно точно воспроизводится. Кроме того, при продолжительном встряхивании, еще до достижения равновесия основной исследуемой реакции, возникают помехи от начавилейся побочной реакции [c.44]

Константы 3 можно определить с помощью (256) или (257), как описано выше, графическим или другим методом. Величины ( 4)обр и находят, исходя из условия отсутстви . лиганда. Примеров практического применения уравнений (256) или (257) для определения констант равновесия комплексообразования пока немного, что, по-видимому, объясняется чаще всего необратимостью кинетических волн. Тем не менее Корыта, получивший уравнение (256), успешно использовал его для определения констант равновесия образования комплексов кадмия с нитрилотриуксусной кислотой [28, 29], а также некоторых других комплексов [30, 31]. При этом во всех случаях были исследованы обратимые кинетические волны, обусловленные замедленной диссоциацией соответствующих компонентов. [c.117]

Основные сведения о протекании элементарных химических процессов в традиционной химической кинетике извлекаются из измерений, сводящихся к определению скорости изменения концентрации реагентов или продуктов как функции времени, температуры, концентрации самих реагентов или добавляемых в виде примесей веществ и т, п. Получаемая количественная информация представляет одну или несколько констант скорости реакций или их комбинацию в функции температуры. Из этой зависимости на основе более или менее простой теории определяется энергия активации процесса. Достоверность получаемых данных в значительной мере зависит от правильности постулированного механизма реакции, в который входит данный элементарный процесс, и, в частности, от учета всех возможных побочных процессов, которые (Могли бы исказить измерения. Таким образом, здесь видны два недостатка кинетических измерений. Один из них связан с постулированием простой— чаще всего аррениусовской — зависимости константы скорости реакции от температуры k T)=A ехр —E/RT). С накоплением экспериментальных данных принципиально новыми методами исследований и с развитием теории элементарных реакций становилось очевидным, что константа скорости является весьма грубой характеристикой процесса, примени мость которой ограничена условиями теплового равновесия или его малого нарушения в химической системе. Введенное Аре-ниусом понятие энергии активации характеризовало некоторую эффективную величину энергетического барьера, определяемого из температурной зависимости константы скорости реакции. Другая составляющая аррениусовского выражения — пред-экспоненциальный множитель — обычно представляется в виде произведения газокинетического числа столкновений на так называемый стерический множитель. Величина этого. множителя в рамках классических представлений являлась эмпирической поправкой, обеспечивающей согласие экспериментально определенной константы скорости реакции с рассчитанной на основе теории столкновений для твердых сфер. Теория переходного состояния позволила качественно, а также и количественно объяснить возникновение и величину сферического множителя, однако не оставила каких-либо надежд на обобщение этого понятия на неравновесные ситуации. [c.112]

В этом разделе будет рассмотрен подход, который в принципе приводит к определению абсолютных констант равновесия и скорости. Начнем с простейшего метода, который позволяет качественно (а иногда и полуколичественно) судить об осуществимости предполагаемой реакции при данных условиях на основании того, насколько высоким энергетическим барьером отделены друг от друга реагенты и продукты. (Таким образом, речь идет о кинетической, а не о термодинамической осуществимости реакции.) Использование такого подхода позволяет определить, какое изменение реагентов следует произвести, чтобы реакция (которая при выбранных сначала условиях была нереализуемой) могла стать осуществимой в указанном выше с.мысле. [c.436]

Область линейного равновесия. Линейное равновесие включает условие постоянства фактора разделения при величине Я близкой к 1. Условия, при которых эго приближение имеет место, обсуждались применительно к уравнениям (УПМО) и (УПМ9), а также уравнению (УПМ2), когда К=1. Как отмечалось ранее, когда г (или / ) = 1,, различные методы определения скорости объединяют, чтобы определить константу скорости жидкой фазы, которая выражается в реакционно-кинетической форме [c.564]

Метод радиоактивных индикаторов может быть использован также для определения констант скорости реакций при равновесных условиях. Вильсон и Дик-кинсон [ 27] применили радиоактивный мышьяк для исследования реакции окисления иод-иона мышьяковой кислотой при равновесных условиях. Кинетический анализ обменной реакции дал значения констант скорости, удовлетворительно совпадающие со значениями, полученными другими исследователями в условиях, далеких от равновесия. [c.42]

Многие из методов, с помощью которых были получены величины, приведенные в табл. 7-1, были обсуждены в предыдущих разделах. К ним относятся кинетические методы (разд. 2-2, В и 3-13) и аналогичные методы, основанные на константах равновесия (нанример, р К, разд. 3-11), прямые (разд. 2-4, Б и В) и косвенные (разд. 2-4, Г) методы исследования равновесия, а также способ исследования равновесия не непосредственно Х-замещенного циклогексана, а г ыс-4-метил-Х-замещепного с последующим определением —АСх по уравнению —АСх = — АСсиз — [c.521]

Измерение концентраций веществ имеет важное значение при изучении многих химических проблем. Если концентрации измеряются в условиях равновесия, то по ним можно определить константы равновесия. В свою очередь, знание констант равновесия при нискольких температурах позволяет найти по уравнению Вант-Гоффа энтальпию реакции. Наконец, определение изменений концентрации веществ со временем является основой кинетических исследований, дающих информацию о механизмах химических реакций. Спектроскопические методы определения концентраций, отличающиеся удобством, быстротой н высокой точностью, базируются на спектрофотометрическом законе Бугера—Ламберта—Бера (см. 1.4, а также Приложение I). В настоящее время разработано большое число вариантов подобных методов, пригодных для различных конкретных случаев. Подробное изложение указанных методов можно найти в монографиях и многочисленных специальных руководствах по применениям спектроскопии в химии. [c.124]

Б таблице I приводятся также величины констант равновесия К, порученные из кинетических испытаний в предположении, что абсорбция полуацеталей при 300 нм пренебрежимо мала. Оправданность этой предпосылки подтвердилась определением константы К из Я111Р спектров для метанольных растворов. Константы, определенные обоими методами, в рамках экспериментальных ошибок совпадают. [c.341]

Следует отметить, что определение содержания енола в мо-нокарбонильных соединениях с помощью реакции галогенирова-ния является наиболее благоприятным вариантом использования химического метода, поскольку скорость превращения кетона в енол мала ( 2 i) и равновесие после того, как реагент превратит весь енол в галогенкетон, восстанавливается медленно. Значения константы кето-енольного равновесия для монокарбонильг ных соединений, полученные на основе реакции галогенирования с учетом всех особенностей этого процесса, совпадают с результатами, полученными другими способами. Так, значение рКенол = = —lg( [енол]/[кетон]) для ацетона, определенное этим методом, равно 7,8 [14], термохимическим способом из теплот гидролиза и образования эфиров енола 7,2 0,9 [12] или 6,6 [3], кинетическим — из констант скоростей для енолизации под действием кислот и гидролиза эфиров енола в кислой среде 7 [12]. [c.25]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология