Connection between the non-additivity effect sign and the ratio of Michaelis’ constants in the model catalyst system

Abstract

The non-additivity effects are widespread in the catalysis. In this paper, a non-additivity effect is referred to as a non-additive increase (or decrease) in activity, selectivity, stability, and other catalyst features that may occur when its component structure becomes more complex. However, the component structure of the catalytic system can also be made complex by introducing the additional substrates causing two and more reactions over a catalyst. Earlier, we have identified the non-additivity of the rates of joint oxidation ofsodium sulfide and cysteine over Cu(II)-containing polyacrylamidic hydrogel as a catalyst. To understand the preconditions of the synergism emergence in this catalytic system, the components interactions are estimated by the Michaelis 'constant. All the kinetic data obtained in the earlier work can be described by the hyperbolic dependence of the reaction rate on the concentration when changing from the initial value (vq) to maximum (vmla). It corresponds to the conditions of applicability of the Michaelis-Menten s empirical equation. The positive effects are observed at the ratios of the substrates concentration close to KM Na2S/KM Cys, the deviation from those results in negative effects.

Эффекты неаддитивности широко распространены в катализе. Здесь под ними понимают неаддитивное увеличение (или уменьшение) активности, селективности, стабильности и других характеристик катализатора, которое возникает при усложнении его компонентного состава. Однако, компонентный состав каталитической системы можно усложнять также введением в нее дополнительных субстратов, осуществляя протекание двух и более реакций в присутствии одного катализатора. Ранее, нами была установлена неаддитивность скоростей совместного окисления сульфида натрия и цистеина в присутствии Си(Н)-содержащего полиакриламидного гидрогеля в качестве катализатора. Для понимания причин возникновения синергизма в данной каталитической системе была проведена оценка взаимодействий компонентов по константе Михаэлиса.