זרז

נויראמינידאז.

זרז (גם: קטליסט) הוא חומר שמאיץ תגובה כימית. הזרז משתתף בתגובה, אבל אינו נמסר בסוף התהליך. לכן הוא לא חלק מהמגיבים או מהתוצרים. בדרך כלל כותבים את שם הזרז מעל החץ בנוסחת התגובה.

זרזים מאיצים תגובות בכך שהם מורידים את אנרגיית השפעול, כלומר את האנרגיה ההתחלתית הנדרשת כדי שהמולקולות יגיבו. פעולתם לא משנה את הרכב המערכת בשיווי משקל, אלא רק מזרזת את ההגעה אליו. זרזים לא יכולים לגרום לתגובות שלא יכולות לקרות כלל.

כמות קטנה של זרז בדרך כלל מספיקה כדי להאיץ תגובה. חלק מהזרזים הם חומצות או בסיסים חזקים, אחרים הם מתכות אדישות כמו פלטינה. שימוש בזרזים כיראליים יכול להוביל ליצירת עודף של איזומר ספציפי בתוצר, תהליך שנקרא סינתזה אסימטרית מזורזת.

מחשבת הקטליזה הועלתה כבר בסוף המאה ה-18. אליזבת פולהיים הציעה רעיון הדומה לזרז בשנת 1794. המונח "קטליזה" הוטבע על ידי ינס יאקוב ברצליאוס ב-1835.

בכל התאים קיימים זרזים ביולוגיים הנקראים אנזימים. אנזים הוא חלבון שמאיץ תגובות בתא. רבים מהאנזימים זקוקים לאטומי מתכת או חומר נוסף בשם קופקטור. קופקטור עוזר לאנזים לבצע את פעולתו.

האנזימים מאיצים תגובות על ידי קירוב המגיבים זה לזה ובכך מאפשרים התאמה מרחבית טובה. התאמה זו מגדילה את הסיכוי שהקבוצות הפעילות יפגשו ויגיבו. חלק מהאנזימים תורמים פרוטונים (יוני מימן) כדי לשנות את המגיב. אחרים יוצרים סביבה הידרופובית, שהיא מקום דוחק מים, ובכך מקטינים את אנרגיית ההפעלה.

אנזימים חשובים לחיים. בלי פעילותם, תהליכים בתאים לא יתבצעו. פגמים באנזימים עלולים לגרום למחלות. תחומי הקינטיקה והתרמודינמיקה חוקרים את קצב ורמות האנרגיות של תגובות אלה.

קטליזה קוולנטית: האתר הפעיל יוצר קשר קוולנטי זמני עם המגיב.
קטליזת חומצה-בסיס כללית: מולקולות מעבירות או מקבלות פרוטונים כדי לעזור לתגובה.
קטליזת יוני מתכת: יוני מתכת יציבים מסייעים ביציבות מטענים או ביצירת נוקלאופילים.
קטליזה על ידי קרבה: קירוב פיזי של שני סובסטרטים על ידי הזרז מגדיל את קצב התגובה.

זרז שלילי, או אינהיביטור, מאט תגובות כימיות על ידי הפרעה בפעילות הזרז או במגע בין המגיבים.

נויראמינידאז.

זרז (חומר שמאיץ תגובה) עוזר לתגובות לקרות מהר יותר. הזרז לא נעלם בסוף.

כמה זרזים הם אנזימים. אנזים הוא חלבון בתא שעושה עבודה כזרז. לפעמים יש ליד האנזים מתכת שעוזרת לו. מתכת כזו נקראת קופקטור.

איך זה עובד? הזרז מקרב שני חומרים זה אל זה. כך הם מתאימים טוב יותר ואז מגיבים. הזרז גם משנה את המקום שבו התגובה קורה, כדי להקל עליה.

רעיון הזרזים הוצע כבר לפני שנים רבות. ב-1835 הוטבע השם "קטליזה".

יש כמה דרכים שעוזרות לזרזים לעבוד: הם יכולים ליצור קשר רגעי עם המגיב, להעביר או לקבל פרוטונים, להשתמש ביון מתכת עוזר, או פשוט לקרב בין החומרים.

אינהיביטור הוא זרז שלילי. הוא מאט את התגובה ומפריע לפעולה.