واکنش خودکاتالیزی

یک واکنش شیمیایی را واکنش خودکاتالیزی می گویند اگر یکی از محصولات واکنش خود یک فروکافت برای همان واکنش یا یک واکنش جفت باشد. [ ۱]
یک مجموعه واکنش را زمانی می گوییم با هم خودکاتالیز اند که اگر شماری از آن واکنش ها محصولی تولید کنند که برای شماری دیگر از واکنش ها فروکافت باشد.
اگر ساده ترین واکنش خودکاتالیزی را به صورت زیر بنویسیم:
و معادله سرعت را برای یک واکنش اولیه به صورت زیر بنویسیم:
در این واکنش مولکول های گروه A با مولکول های نوع B اندرکنش دارد مولکول نوع A به نوع B تبدیل می شود و محصول نهایی شامل مولکول های نوع B اولیه و مولکول های نوع B تولیدی در طی واکنش است. نکتهٔ این واکنش این است که معادلات سرعت از سامانه غیرخطی پیروی می کنند. عبارت دوم در سمت راست با توان ۲ غلظت B تغییر می کند.
غلظت A و B بر حسب زمان به صورت زیر تغییر می کند:[ ۱] [ ۲]
و
منحنی این معادلات به صورت تابع سیگموئید است که برای واکنش های خودکاتالیزی بسیار معمول است. چنین واکنش هایی در آغاز بسیار کند اند چون کاتالیزگر کمی وجود دارد اما با افزایش فروکافت، سرعت واکنش نیز افزایش می یابد اما در نهایت دوباره سرعتش کم می شود چون غلظت واکنش دهنده ها کم شده است.
اگر منحنی غلظت واکنش دهنده ها یا محصولات از تابع سیگموئید پیروی کند آن واکنش می تواند یک واکنش خودکاتالیزی باشد.
چنین معادله های سینماتیکی می توانند برای هیدرولیز کاتالیزی اسید برخی استرها به کربوکسیلیک اسیدها و الکل ها کاربرد دارند. [ ۲] برای آغاز یک سازوکار کاتالیزی نیاز به دست کم یک اسید است. اگر چنین نیست واکنش باید از طریق روش های جایگزین بدون کاتالیزگر آغاز شود که معمولاً آهسته تر است. معادلات بالا برای سازوکار کاتالیزگر نشان می دهد که غلظت محصول اسیدی در نهایت صفر می ماند. [ ۲]