کاتالیزگر، تندکننده‌ی واکنش
شما همین حالا که این درس را می‌خوانید، در حالِ «سوزاندن» هستید: قندی که از غذا گرفته‌اید، در یاخته‌های بدنتان با اکسیژن ترکیب می‌شود و کربن‌دی‌اکسید، آب و انرژی می‌دهد. درست مثلِ سوختنِ شمع! اما در بدنِ شما نه شعله‌ای هست، نه جرقه‌ای، و دمایتان سی و هفت درجه است، نه چند صد درجه. پس این «سوختن» چطور به این آرامی و این سرعت انجام می‌شود؟
مواد کمکی
بعضی مواد می‌توانند یک واکنش را بسیار تندتر کنند، بی‌آنکه خودشان در پایانِ واکنش مصرف شده باشند. به این مواد کاتالیزگر می‌گوییم. کاتالیزگر مثلِ راهنمایی است که راهِ میان‌بُری از روی کوه نشان می‌دهد: مقصد همان است، اما رسیدن به آن خیلی آسان‌تر و سریع‌تر می‌شود. پس از واکنش، کاتالیزگر دست‌نخورده باقی می‌ماند و می‌تواند دوباره و دوباره به کار رود.
یک نمونه‌ی آشنا: آبِ اکسیژنه، که برای ضدعفونیِ زخم به کار می‌رود، خودبه‌خود و بسیار آرام به آب و گازِ اکسیژن تجزیه می‌شود. اما اگر کمی از آن را روی یک تکه سیب‌زمینیِ خام یا جگرِ خام بریزید، یک‌باره کف می‌کند. در سیب‌زمینی و جگر ماده‌ای هست که این تجزیه را بسیار تند می‌کند.
آنزیم‌ها، کاتالیزگرهای زنده
در بدنِ هر جانداری هزاران کاتالیزگرِ گوناگون به نامِ آنزیم هست. هر آنزیم معمولاً فقط یک کار را تند می‌کند: یکی نشاسته را به قند می‌شکند، دیگری پروتئین را تکه‌تکه می‌کند، و گروهی دیگر کمک می‌کنند قند در یاخته‌ها با اکسیژن ترکیب شود و انرژی آزاد کند:
قند (گلوکز) + اکسیژن ← کربن‌دی‌اکسید + آب + انرژی
بدونِ آنزیم‌ها، این واکنش‌ها در دمای بدن آن‌قدر آرام پیش می‌رفتند که هیچ جانداری نمی‌توانست زنده بماند.
کاتالیزگر در صنعت و خودرو
کارخانه‌ها از کاتالیزگرها برای ساختنِ کود، روغن‌ها و پلاستیک‌ها استفاده می‌کنند و انرژیِ زیادی صرفه‌جویی می‌کنند. در لوله‌ی اگزوزِ خودروها هم قطعه‌ای به نامِ مبدّلِ کاتالیستی هست: کاتالیزگرهای درونِ آن کمک می‌کنند گازهای سمیِ دودِ اگزوز، از جمله کربن‌مونوکسید، به گازهای کم‌خطرتر تبدیل شوند.
در خانه امتحان کنید
با کمک یک بزرگ‌تر و با دستکش:
- دو تکه سیب‌زمینیِ خام ببرید: یکی خام بماند و دیگری را چند دقیقه در آبِ جوش بپزید و بگذارید سرد شود.
- روی هر تکه چند قطره آبِ اکسیژنه‌ی دارویی (سه درصد) بریزید.
- کدام تکه کف می‌کند؟ چرا تکه‌ی پخته کف نکرد؟ (راهنمایی: آنزیم‌ها در گرمای زیاد از کار می‌افتند.)
- پس از کار، دست‌ها را بشویید.
هشدار
آبِ اکسیژنه را به چشم نزنید و نچشید.
واژه‌های این درس
- کاتالیزگر - ماده‌ای که واکنش را تندتر می‌کند و خودش مصرف نمی‌شود.
- آنزیم - کاتالیزگری که جانداران می‌سازند.
- مبدّلِ کاتالیستی - قطعه‌ای در اگزوزِ خودرو که گازهای سمی را به گازهای کم‌خطرتر تبدیل می‌کند.
ایده‌ی اصلی
کاتالیزگرها واکنش‌ها را تند می‌کنند و خودشان مصرف نمی‌شوند. آنزیم‌ها کاتالیزگرهای بدن‌اند و کمک می‌کنند غذا در دمای بدن، بی‌شعله، با اکسیژن ترکیب شود و انرژی بدهد.