autokatalyse

Autokatalyse ist eine Form der Katalyse, bei der ein Reaktionsprodukt gleichzeitig als Katalysator für die gleiche Reaktion wirkt. Typisch handelt es sich um eine Reaktion, bei der das Produkt P aus Substrat A gebildet wird und P die Umwandlung von A zu P beschleunigt, so dass die Reaktionsgeschwindigkeit mit wachsender P-Konzentration zunimmt. Eine häufig genutzte Modellform ist A + P -> 2P, bei der die Reaktionsrate v = k [A][P] ist. Damit kann die Reaktion mit einer anfänglichen Verzögerung starten, erzeugt aber oft eine rasche, sigmoidale Zunahme der Produktmenge, bis Substrate erschöpft sind.

Autokatalyse lässt sich in verschiedene Typen einteilen: einfache Autokatalyse, bei der ein einzelnes Produkt die Reaktion katalysiert; sowie autokatalytische Netze (Autokatalytische Sets), in denen mehrere Spezies sich gegenseitig katalysieren und so eine selbstaufrechterhaltende Reaktionskette bilden. Letztere werden in der Ursprung-des-Lebens-Forschung als Modelle für mögliche selbstorganisierte Stoffwechselnetze diskutiert. In der Technik findet man auch autokatalytische Abscheidungsprozesse, etwa in der chemischen Metallplattierung, bei der das abgeschiedene Metall die weitere Abscheidung katalysiert.

Wichtige Merkmale sind die nichtlineare Dynamik, mögliche Schwellenverhalten, und die Abhängigkeit von Anfangsbedingungen. Autokatalyse hat Bedeutung in der Reaktionskinetik, der Systemchemie, der Theorie der chemischen Netzwerke und in der biologischen Selbstorganisation.