Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Эффекты неаддитивности в каталитических системах 7
1.2. Специфические свойства гелей - носителей активной фазы в металлополимерных катализаторах 23
1.3. Окисление сульфида натрия кислородом в присутствии металлосодержащих полимерных катализаторов 29
1.4. Окисление цистеина 37
1.5. Окисление цистина 39
Глава 2, Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования 43
2.2. Реагенты и катализаторы 43
2.2.1. Синтез полиакриламидного гидрогеля 43
2.2.2. Приготовление стандартного раствора Na2S 45
2.3. Экспериментальная установка и методика проведения опытов 45
2.4. Расчет величины эффекта неаддитивности при совместном окислении сульфида натрия и цистеина 47
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Влияние катализатора на окисление сульфида натрия и цистеина молекулярным кислородом 49
3.1.1. Некаталитическое окисление субстратов 49
3.1.2. Каталитическое окисление субстратов 53
3.2. Влияние рН на раздельное и совместное каталитическое окисление сульфида натрия и цистеина
3.2.1. рН-зависимость скорости окисления цистеина 61
3.2.2. рН-зависимость скорости окисления сульфида натрия 66
3.2.3. Влияние рН на совместное каталитическое окисление субстратов 71
3.3. Влияние суммарной концентрации субстратов на каталитическое окисление смесей 72
Глава 4. Обсуждение результатов 80
Выводы 100
Список литературы 101
Приложение 1 116
- Окисление сульфида натрия кислородом в присутствии металлосодержащих полимерных катализаторов
- Приготовление стандартного раствора Na2S
- Каталитическое окисление субстратов
- Влияние рН на совместное каталитическое окисление субстратов
Введение к работе
Исследование взаимного влияния компонентов в сложных системах, которое приводит к возникновению новых свойств, не характерных для отдельных компонентов, заслуживает внимания ученых в разных областях науки. Катализ не является исключением: сложные катализаторы успешно используются в промышленности и, конечно, широко распространены в живой природе.
На протяжении последних 15-ти лет под руководством профессора А.П. Руденко в лаборатории органического катализа Химического факультета МГУ проводились исследования, связанные с поведением сложных каталитических систем и появлением системных свойств вследствие усложнения компонентного состава каталитической системы. К таким системным свойствам относятся и разнообразные эффекты неаддитивности, часто наблюдаемые и описанные в литературе по каталитической химии.
Наиболее широко представлены в литературе и используются на практике эффекты неаддитивного повышения активности, селективности, стабильности и других характеристик, которые могут возникать при усложнении компонентного состава катализатора.
В группе профессора А.П. Руденко неаддитивное изменение активности бикомпонентных катализаторов, содержащих ионы металлов с переменной валентностью, широко исследовалось в модельном процессе окисления сульфида натрия молекулярным кислородом. В этих системах были обнаружены положительные и отрицательные эффекты неаддитивности и было показано, что величина эффекта зависит от природы ионов металлов, составляющих синергическую пару, их парциальной и суммарной концентрации, лигандного окружения, условий предварительной обработки носителя и т.д.
Однако компонентный состав каталитической системы можно усложнять введением в нее дополнительных субстратов, осуществляя протекание двух и более параллельных реакций в присутствии одного катализатора. Это послужило мотивацией для постановки настоящей работы, поскольку исследование эффектов неаддитивности в таких системах дает принципиальную возможность оценки взаимного влияния параллельных реакций и позволяет судить о зависимом или независимом превращении субстратов в их смесях.
Следствием такого взаимного влияния одновременно протекающих процессов, например, окисления кислородом смесей двух и более субстратов, может быть неаддитивное изменение скоростей их превращения в смесях по сравнению с суммой скоростей раздельного превращения, которое можно регистрировать по скоростям расхода общего компонента -кислорода.
Поэтому целью настоящей работы являлось исследование причин и условий проявления различных по знаку и величине эффектов неаддитивности, возникающих при окислении кислородом смесей цистеина и сульфида натрия в водном растворе в присутствии медь(П)-содержащего катализатора и в условиях их некаталитического окисления.
Окисление сульфида натрия кислородом в присутствии металлосодержащих полимерных катализаторов
В работе [37] было проведено определение продуктов окисления 0,05М раствора Na2S в присутствии Си2+-содержащего полимерного волокна КН-1 в зависимости от времени окисления, и установлено, что основным продуктом окисления Na2S (в щелочной среде) является сульфат-анион. В качестве промежуточных продуктов отмечено образование гипосульфит- и сульфит-анионов, которые также окисляются до SO4 " -аниона. В [82-88] было обнаружено, что, независимо от типа катализатора, рН раствора сильно влияет на скорость жидкофазного окисления сероводорода кислородом. В кислой среде, где сероводород находится в недиссоциированной форме (см. табл. 2), эффективность каталитического действия в 104 - 105 раз ниже, чем при окислении гидросульфидов, присутствующих в щелочных средах [82]. В нейтральной, слабощелочной и щелочной средах наблюдается сложная зависимость скорости реакции окисления сульфид-аниона от рН раствора [82, 88] и концентрации катализатора [82]. Скорость реакции и направление окисления, по мнению авторов, определяются возможностью образования полисульфидов как промежуточных продуктов. В нейтральной и слабощелочной средах при рН= 7-8 скорость реакции высока и прямо пропорциональна концентрации катализатора. Ее основным продуктом является сера. В ходе окисления по спектрам поглощения (пожелтению реакционных растворов) зарегистрировано образование ионов полисульфидов. В сильнощелочной среде при рН = 11 скорость окисления также прямо пропорциональна концентрации катализатора, но удельная активность катализатора в 20 раз ниже, чем в слабощелочной среде. Продуктами реакции являются сульфит- и тиосульфат-анионы.
Поведение реакции при рН = 10 выявило существование критической концентрации катализатора. При концентрации катализатора ниже критической, скорость реакции мала, и продуктами окисления являются сульфиты и тиосульфаты. Увеличение концентрации катализатора выше критической приводит к резкому росту скорости реакции, продуктами которой являются сера и тиосульфат, а в ходе реакции в растворе обнаруживаются ионы полисульфидов. Приведенные данные свидетельствуют о важной роли полисульфидов, образование и распад которых могут определять скорость и направление реакции. Как было показано в работе [82], в присутствии катализатора (тетрасульфофталоцианина кобальта) скорость окисления полисульфида натрия на порядок выше, чем сульфида натрия. С учетом кинетических закономерностей авторами [82] были предложены два возможных механизма окисления сероводорода в растворе. Первый механизм характеризуется образованием в процессе реакции промежуточных продуктов - полисульфидных ионов или ион-радикалов. Вследствие их высокой реакционной способности окисление сульфида натрия по полисульфидному механизму протекает с высокой скоростью с образованием серы и тиосульфата. Этому способствует наличие катализаторов окислительно-восстановительного типа и слабощелочной характер среды, где полисульфиды наиболее стабильны. В сильнощелочной среде (рН 11) ионы полисульфидов образовываться не могут из-за их быстрой деструкции. В этом случае, как считают авторы [101], реализуется механизм прямого окисления гидросульфид-ионов кислородом с последующим развитием радикально-цепных процессов. Роль катализаторов - солей и комплексов переходных металлов - может заключаться либо в активации молекул кислорода, либо в одновременной координации и адсорбции кислорода и гидросульфид-ионов.
Переход от одного механизма к другому может осуществляться скачкообразно при сравнительно небольшом изменении условий реакции. Возможность окисления по двум направлениям может привести к появлению колебательных процессов, если в ходе реакции создаются условия для перехода одного механизма в другой и обратно. Этими параметрами могут быть рН [82-85], природа катализатора [37, 82, 90, 91], концентрация катализатора [82, 96-100], добавки веществ, стимулирующих образование полисульфидов или разрушающих их. Так, например, введение серы или полисульфидов в реакционный раствор увеличивает скорость реакции и выход серы [89]. Присутствие в растворе ионов SO3 приводит к снижению скорости реакции и более глубокому окислению сероводорода. Ингибирующее действие сульфит-ионов можно уменьшить введением в реакционный раствор веществ, связывающих SO32" в различные соединения, или катализаторов, вызывающих быстрое окисление сульфит-ионов кислородом, например, солей марганца [90]. Действительно, в статье [91] показано, что процесс окисления сульфид-аниона молекулярным кислородом, происходящий на поверхности силохрома с закрепленными на нем иминодиацетатными комплексами Мп(П), идет до тиосульфат-аниона: S2" _ s - S22 - S2O32". Сложный характер зависимости скорости реакции в присутствии металлополимерных катализаторов [93-97, 99, 100] от концентрации ионов металла в полимере может быть связан также с особенностями структуры и строения полимерной матрицы.
Среди них можно отметить подвижность полимерной сетки, проницаемой для ионов металлов и реагентов, а также наличие функциональных групп, способных координационно связывать ионы металлов. Благодаря последнему обстоятельству, по мере увеличения концентрации ионов металла в фазе полимера изменяется их соотношение с числом координационно-активных групп полимера, вступающих в связь с ионами металла, что неизбежно отражается на числе функциональных групп, входящих во внутреннюю координационную сферу иона металла, на составе координационного центра, а, следовательно, и на каталитической активности. Согласно [120], каталитическая активность ионитных комплексов меди в процессе активации молекулярного кислорода при окислении L-цистеина и разложении пероксида водорода закономерно изменяется при изменении состава координационного центра в ряду увеличиваясь при переходе от аквакомплекса меди (КУ-2) к комплексу Си2+ с азотсодержащими (АН-511, ЭДЭ-10п), азотсодержащими и карбоксильными (АНКБ-2) и карбоксильными (КБ-4) группами. Это соответствует увеличению электронной плотности в области координационного узла на ионе металла при переходе в указанном ряду слева направо из-за усиления донорных свойств лигандов, входящих во внутреннюю координационную сферу иона металла. Следовательно, увеличение электронной плотности на комплексном ионе меди приводит к росту его каталитической активности в окислительно-восстановительном процессе, что может быть связано с тем, что в этом случае Си2+ легко принимает и отдает электроны, циклически меняя валентность в ходе катализа. При исследовании медь(И)-содержащих карбоксилатных полимерных мембран [100] методами ЭПР- и ИК-спектроскопии показано, что в области малых концентраций ионов меди в фазе полимера образуются ее моноядерные карбоксилатные комплексы, в которых ион меди связан посредством ионных и координационных связей с четырьмя атомами
Приготовление стандартного раствора Na2S
В работе применялись следующие реагенты: Na2S»9H20 марки «х.ч.», L-цистеин гидрохлорид «х.ч.», цистин «ч.», NaOH "ч.д.а.", НС1 "ч.д.а", AgN03 «ч.» и вода в виде дистиллята. Кислород брали из баллона. Катализаторами служили медь(П)-содержащие полиакриламидные гидрогели Си(П)/ПААГ. Для приготовления катализаторов применялись СиСІ2 2Н20 "х.ч." и полиакриламидный гидрогель (ПААГ), синтезированный методом радикальной полимеризации. Реагенты для синтеза ПААГ имели квалификацию ч.д.а. 2.2.1. Синтез полиакриламидного гидрогеля ПААГ получали методом радикальной полимеризации предварительно перекристаллизованных из этанола акриламида (АА) и МДчР-метилен-бмо акриламида (В) в соответствии с методикой, описанной в [63]. Инициатором реакции служил персульфат аммония (П), промотором инициатора -Ы,К,Ы ,Ы -тетраметилэтилендиамин (ТМЭД). Реагенты смешивали в следующем порядке: к 12 мл водного раствора АА, содержащего 0,98 г АА, добавляли 4 мл раствора В, содержащего 0,02 г В. После перемешивания к полученной смеси последовательно приливали по 1,4 мл 0,043 М растворов П и ТМЭД, доводили водой общий объем реакционной смеси до 20 мл и оставляли ее на 18-20 часов при комнатной температуре. Полученные гели (степень сшивки 2%) гранулировали путем их продавливания в дистиллированную воду через сито с отверстиями Й?=1ММ, несколько раз промывали водой и высушивали водно-ацетоновыми смесями, постепенно увеличивая содержание в них ацетона от 50 до 100%. Набухаемость ПААГ в воде q (г НгО/г полим) определяли весовым методом и рассчитывали по формуле 9=(тн-т0)/т0, где ш0- масса сухого полимера; шн- масса равновесно набухшего геля. Для достижения равновесия образцы выдерживали при комнатной температуре в воде не менее 48 ч, отфильтровывали и взвешивали в откалиброванной закрытой посуде.
Набухаемость полученных ПААГ составляла 20 ± 2 г НгО/г полим. (среднее значение из 20-ти определений). Катализаторы готовили методом пропитки. Для этого к сухой навеске полимера 0,0087 г добавляли 0,2 мл 0,01 М раствора СиСЬ. В результате при полном поглощении раствора получали образцы с [Си І пААг О ОЗ Ю"6 моль/гкат. Объем раствора СиСЬ рассчитывали с учетом концентрации СиСЬ и величины набухаемости полимера. Таким образом все ионы Cu(II) 9 количественно переходили в фазу геля, а его состояние после пропитки было близко к максимально набухшему. Этот метод позволял воспроизводимо готовить катализаторы Си(И)/ПААГ с заданным содержанием активной фазы. При необходимости медь-содержащие гели модифицировали сульфидом натрия, обрабатывая каждую навеску Си(П)/ПААГ 5 мл 0,1М раствора Na2S при комнатной температуре с перемешиванием на магнитной мешалке. Через 20 мин каждую навеску геля отфильтровывали, отмывали от модифицирующего раствора и полученные сульфидированные катализаторы CuxSy/ПААГ сразу использовали для окисления растворов цистеина. ф 2.2.2. Приготовление стандартного раствора Na2S Сульфид натрия - гигроскопическое вещество, довольно быстро обводняющееся при хранении на воздухе. Наличие в нем примесей сульфидов тяжелых металлов катализирует его окисление кислородом воздуха, поэтому приготовить растворы Na2S точной концентрации по навеске невозможно. В работе поступали следующим образом. Сначала готовили 0.2 М раствор Na2S по навеске, затем уточняли его концентрацию методом потенциометрического титрования и разбавляли водой до [Na2S]=0.1 М. Потенциометрическое титрование сульфид-аниона в 1М растворе NaOH проводили по методике [143]. Приготовленными 0.2 М растворами пользовались в течение двух суток, разбавление проводили непосредственно перед проведением опытов. 2.3. Экспериментальная установка и методика проведения опытов Исследование каталитической активности проводили # волюмометрическим методом в статической системе, описанной в работе [37], состоящей из реакционного сосуда типа "утка", укрепленного на быстроходной качалке, газовой бюретки с уравнительной склянкой и микрогазометра с ценой деления 0,01 мл. Температура во время опыта составляла 40С и поддерживалась термостатом с точностью ± 0,05 С. Реактор имел неполную стеклянную перегородку, что позволяло сохранять отдельные компоненты реакционной среды без смешивания вплоть до окончания всех подготовительных операций и определять начальный момент реакции включением качалки. На дне реактора имелись стеклянные шипы. Конструкция реактора и большая скорость перемешивания ( 300 качУмин) исключали внешнедиффузионные осложнения. Перед началом опыта в одну часть реактора вводили навеску катализатора (0,2087 г), а в другую 5 мл водного раствора субстрата и выдерживали при заданной температуре 10 мин.
Затем систему продували кислородом, отключали от атмосферы и подключали к микрогазометру, заполненному кислородом. При включении качалки исследуемые вещества вступали в контакт и начиналась реакция. За ходом реакции следили, измеряя объем поглощаемого кислорода через 1 мин в течение 20 мин. Измеренные объемы (Уизм) приводили к нормальным условиям, учитывая температуру бюретки (Тбюр= ТКОМн) и давление паров воды (Рн2о) над раствором в бюретке: По полученным результатам строили кривые расхода кислорода Vo2 от времени t. Скорость поглощения кислорода W рассчитывали по тангенсам углов наклона касательных, проведенных к нужной точке кинетической кривой Воспроизводимость результатов измерения максимальной скорости окисления субстрата оценивали по относительному стандартному отклонению (Sr), рассчитанному для пяти параллельных определений по формулам: где ХІ — вычисленное для каждого опыта значение максимальной (Wmax) скорости расхода кислорода; — среднее значение Wmax; х — истинное значение максимальной скорости расхода (. Примеры расчета Для определения величины эффекта неаддитивности (Е) сравнивали объемы кислорода, поглощенного при совместном и раздельном окислении растворов сульфида натрия и цистеина при варьировании их процентного отношения в рамках постоянной суммарной концентрации. Например, сначала окисляли смесь состава Na2S/Cys=80/20. Для этого смешивали 8 мл 0.1М раствора сульфида натрия и 2 мл 0.1М раствора цистеина., доводили рН смеси до необходимого значения и отбирали аликвоту 5 мл для проведения окисления смеси с суммарной концентрацией субстратов [Na2S]+[Cys]=0,l М. По кинетической кривой определяли объемы кислорода, пошедшего на совместное окисление (Уо2неад) в данный момент времени. Затем отдельно друг от друга окисляли по 5 мл 0.08 М раствора сульфида натрия и 0.02 М раствора цистеина и проводили суммирование поглощенных объемов кислорода в любой момент времени, получая их аддитивные значения Vo2 . Величину эффекта неаддитивности Е вычисляли по формуле Аналогично определяли величины эффектов неаддитивности для смесей другого состава [Na2S]/[Cys] = 90/10; 70/30; 60/40; 40/60; 20/80, сохраняя во всех случаях постоянными суммарную концентрацию субстратов, объем реакционной смеси, массу катализатора и содержание в нем активной фазы. При исследовании влияния суммарной концентрации на величину и динамику изменения Е кроме [Na2S+Cys]= 0.1 М, использовали 0,075; 0,15 и 0,2 М суммарные концентрации субстратов. В рамках каждой суммарной концентрации варьировали отношение субстратов при постоянстве всех остальных параметров, как описано выше.
Каталитическое окисление субстратов
Результаты по раздельному и совместному окислению Na2S и Cys в водных растворах в присутствии Си(П)/ПААГ приведены на рис. 7-11 и в табл. 3,4. На рис. 7, 8 представлены кинетические зависимости, полученные при раздельном окислении Na2S и Cys в присутствии Си(П)/ПААГ. Как видно из рис. 7, для всех исследованных концентраций Na2S кривые поглощения кислорода имеют довольно гладкую форму возрастающих зависимостей, далеких от запределивания. В случае окисления цистеина (рис. 8-10) кинетические кривые имеют излом с четким выделением участков А, Б и В, имеющих разный наклон к абсциссе. Объем поглощенного кислорода на участках А и Б соответствует расчетным данным для полного окисления заданного количества цистеина (см. табл. 3). Дальнейшее поглощение кислорода системой на участках В рис. 8, по-видимому, связано с окислением образующегося цистина. Таким образом, на участках А и Б протекает процесс а участок В соответствует процессу Для подтверждения этого предположения было проведено окисление 0,05 М раствора цистина в присутствии и в отсутствие Си(П)/ПААГ при рНисх =12,5. Полученные результаты приведены на рис. 9. Как следует из рис. 9, кр. 1, без катализатора цистин окисляется очень медленно (fFb=0502 мл/мин). В присутствии катализатора скорость расхода ( возрастает в 10 раз и становится равной 0,2 мл/мин. Объем кислорода (2.8 мл), поглощенного при окислении 0.1 М раствора цистеина (участки А и Б на кр. 3 рис. 9), по данным табл. 3 соответствует полному окислению цистеина до цистина. Дальнейшее окисление последнего (участок В на кр. 3), происходит с той же скоростью, что и в случае образца для сравнения (кр. 2), выбранного в соответствии со стехиометрией реакции (9). Из рис. 9 и табл. 3 следует, что цистин окисляется после окисления цистеина.
Дополнительное свидетельство такой очередности представлено на рис. 10. Как видно из этого рисунка, в смеси цистеина и цистина действительно первым и полностью окисляется цистеин, и только затем с заметной скоростью окисляется цистин. О влиянии катализатора на максимальную скорость поглощения кислорода при раздельном окислении сульфида натрия и цистеина свидетельствуют данные, представленные на рис. 11 и в табл. 4. В случае окисления растворов сульфида натрия все расчеты проведены по начальным прямолинейным участкам кинетических кривых рис. 8, где Wo=WmaK. В случае окисления цистеина все расчеты проведены по прямолинейным участкам Б кинетических кривых, соответствующим максимальным скоростям поглощения кислорода (Wmax.). Таким образом, из совокупности полученных в 3.1. данных очевидно, что переход от систем I к системам II приводит не только к росту скоростей окисления каждого субстрата в отдельности, но и меняет соотношение этих скоростей: если в отсутствие катализатора сульфид натрия окисляется с большей скоростью, чем цистеин, то в присутствии катализатора ситуация меняется на противоположную и скорость окисления цистеина более, чем вдвое превосходит скорость окисления Na2S (см. табл. 4). Исследование влияния рН исходных растворов на раздельное и совместное каталитическое окисление субстратов проводили при рНисх= 5-13. Цистеин имеет три функциональные группы (карбоксильная, аминогруппа и тиольная) и в зависимости от рН раствора может пребывать в четырех разных формах ионизации
Расчетные данные по их относительному содержанию в зависимости от рН приведены в табл. 5. Из нее видно, что в растворе могут содержаться одновременно несколько ионизированных форм цистеина в различных соотношениях. Кинетические кривые поглощения кислорода 0,1М растворами цистеина в зависимости от рН приведены на рис.12. На рис.13 и в табл. 5 представлена
Влияние рН на совместное каталитическое окисление субстратов
Поскольку в разделе 3.2.2. показано, что окисление цистеина зависит от рН реакционной среды, следовало ожидать влияния рН на скорость совместного окисления цистеина и сульфида натрия в системах Из. Раздельное и совместное каталитическое окисление субстратов проводили при значениях рН исходных растворов, равных 7,7, и 12,5, так как, согласно рис. 13, при рН=7,7 скорость окисления цистеина максимальная, а при рН 10 почти не зависит от рН. Полученные результаты представлены на рис. 18-19. Следует обратить внимание на то, что цистеин и сульфид-анион с ионами меди образуют комплексы разного состава и поэтому раздельное окисление субстратов осуществляется на центрах разной природы: превращение цистеина - на медь-цистеинатных комплексах, а сульфида натрия - на медь-сульфидных. Структура медьсульфидных и медьцистеинатных комплексов достаточно подробно исследована (в том числе в предыдущих работах нашей лаборатории) методами РФА, ЭПР- и ИК-спектроскопии, а также с помощью спектрофотометрических, потенциометрических измерений и др [84-87, 89, 93-95, ПО, 111, 116-119]. Сульфид-анион намного более сильный комплексообразователь, чем цистеин [145], поэтому окисление смесей Na2S и Cys осуществляется на медь-сульфидных центрах, что видно даже невооруженным глазом: после окончания опытов катализатор представляет из себя гранулы темного цвета, а катализат — бесцветный прозрачный раствор.
Поскольку трудно было ожидать, что активность комплексов разного состава окажется одинаковой, было проведено окисление цистеина на специально приготовленном катализаторе с медьсульфидными центрами (CuxSy/ПААГ). Для этого исходный медьсодержащий полиакриламидный гидрогель Си(И)/ПААГ обрабатывали раствором сульфида натрия. Полученный катализатор отделяли от модифицирующего раствора и отмывали от избытка сульфида натрия. И в присутствии модифицированного, таким образом катализатора (см. 2.2.1) проводили окисление цистеина. Полученные результаты представлены на рис. 20. Из рис. 20 видно, что величина максимальной скорости превращения цистеина в присутствии медьсульфидного катализатора составляет 0,5 мл/мин (кр. 2), а в присутствии медьцистеинатного - 1,05 мл/мин (кр. 1). В разделах 3.1. и 3.2. все исследования по окислению смесей сульфида натрия и цистеина были проведены при одной и той же их суммарной концентрации, равной 0,1 М. Аналогичные исследования осуществляли с тремя дополнительными суммарными концентрациями субстратов, равными 0,075; 0,15 и 0,2 М при рНисх= 12,5. Во всех этих исследованиях сохраняли постоянными температуру, массу катализатора, содержание в нем активной фазы, объем реакционной смеси и рН исходных растворов. Полученные результаты представлены на рис. 21-23. Из рис. 21-23, в видно, что с ростом суммарноой концентрации субстратов возрастает максимальная скорость окисления смесей любого состава. Это возрастание носит линейный характер (см. приложение 3). Рис. 21. Кинетические кривые поглощения Ог при окислении Cys (a); Na2S (б); их смесей (в) Суммарная концентрация субстратов 0,075 М; рНисх = 12,5. Обработка и сопоставление первичных кинетических данных, представленных в разделе 3.1.1 на рис.4 и 6, показали, что при некаталитическом окислении сульфида натрия и цистеина, их смеси любого состава поглощают кислорода меньше соответствующих аддитивных значений (рис. 24). Поэтому формальный расчет величины эффекта неаддитивности Е по формуле (6): приводит к его отрицательным значениям (рис. 25).
Полученный отрицательный эффект может иметь 2 объяснения: 1) один или оба субстрата в смеси окисляются медленнее, чем при индивидуальном окислении; 2) их окисление в смеси проходит не параллельно, а, например, последовательно. Сравнение кинетических кривых Г-5 из рис. 4 с кривыми 1, 2, 3 рис. 6 показывает, что смеси окисляются со скоростями, близкими к скоростям окисления индивидуального цистеина. Поэтому наиболее вероятной причиной отрицательности эффекта неаддитивности в данном случае, по-видимому, является определенная последовательность окисления цистеина и сульфида натрия в смесях: сначала практически полностью окисляется цистеин и лишь затем с заметной скоростью осуществляется окисление сульфида натрия. Поскольку вышеприведенная формула расчета величины эффекта неаддитивности учитывает сумму вкладов кислорода, поглощенного каждым субстратом при индивидуальном окислении, то в знаменатель закладывается завышенное значение
