allgemein 3 Flashcards
Wie lautet die verbale Definition des chemischen Potentials?
µ ist die Energie, die benötigt wird, um ein Mol einer Substanz zu erzeugen und einem System hinzuzufügen
Ist der Schwarzsche Satz auf das totale Differential von G anwendbar?
Ja, denn G ist eine Zustandsfunktion → Reihenfolge der partiellen Ableitungen spielt keine Rolle.
Welche Bedeutung hat der Ausdruck (∂U/∂V)T?
Änderung der Inneren Energie bei Änderung des Volumens → entspricht dem Inneren Druck durch Stöße zwischen den Teilchen
Was versteht man unter dem Aktivitätskoeffizienten und durch was wird diese Größe bestimmt?
a=c⋅f (c= Konz.; f = empirischer Aktivitätskoeffizient)
wenn Komponenten einer Lösung untereinander wechselwirken, mindert dies die Wechselwirkungsmöglichkeiten nach außen
Was versteht man unter der Reaktionslaufzahl?
ξ ist ein Maß für den Fortschritt und die Richtung einer chemischen Reaktion
Welche Daten benötigt man für einen van’t-Hoff Plot?
Welche Größen werden mittels van’t-Hoff Plot bestimmt?
Gleichgewichtskonstante und Temperatur
ΔH, ΔS
Erklären Sie die Entropie Bilanz beim Auftreten des hydrophoben Effekts!
Entropie steigt, da sich Grenzfläche zum umgebenden Wasser verkleinert → weniger Wasser muss mit
dem Komplex geordnet interagieren
Erklären Sie die Entropiebilanz bei der Bildung des Übergangskomplexes aus A, B und Enzym (ohne Wasserbeteiligung)
Entropie nimmt ab, da durch die Bindung ein Zustand größerer Ordnung hergestellt wird
Wie ist der Zusammenhang vom Hess’schen Satz mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik?
dU = ∂W + ∂Q ist eine Zustandsfunktion und somit reversibel und wegunabhängig, auch als totales Differential darstellbar → spiegelt die Aussage des Hess’schen Satzes wider
Welche Aussage macht der Hess’sche Satz?
Wie kann diese Aussage bewiesen werden?
Die aufgewendete Energiemenge für eine chemische Synthese hängt nicht von deren Weg ab
ΔH ist eine Zustandsfunktion
entspricht dem Energieerhaltungssatz
experimentell: Synthese über 2 verschiedene Wege und errechnen von
ΔHges=∑ΔHteil → Vergleichen: ΔHges1=ΔHges2
Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem hydrophoben Effekt und der Gaslöslichkeit von Wasser?
viele Gase sind schlecht wasserlöslich, da entropiegetrieben eine Orientierung der Wassermoleküle um eine Gasblase erfolgt → eine sogenannte Wasserkruste wird, verstärkt über WBBs, ausgebildet
Erklären Sie den hydrophoben Effekt anhand der Bildung von Lipidmembranen.
Wie ist die Entropie beteiligt?
Die unpolaren Ketten der Lipide richten sich zueinander aus. Die polaren Kopfgruppen zeigen Richtung wässriger Umgebung → Lipiddoppelschicht unter Ausschluss von Wasser entsteht.
Entropie der hydrophoben Stoffe sinkt, Entropie des Wassers steigt, weil es an weniger Grenzfläche geordnet interagieren muss
Erklären Sie den hydrophoben Effekt anhand der Proteinfaltung.
Zusammenlagern unpolarer Moleküle in wässriger Lösung durch entropische und enthalpische Vorteile → unpolare Aminosäuren orientieren sich während der Proteinfaltung zueinander (nach innen), während sich
polare Aminosäurereste nach außen ausrichten. Grundlegend ist die fehlende Möglichkeit hydrophober Stoffe, WBBs zu Wasser auszubilden
Nennen Sie 4 molekulare Energiespeicherformen, sortiert nach Größe.
Elektronenanregung > Schwingungen > Rotation > Translation
Welcher Zusammenhang besteht zwischen Q und der klassischen Entropiedefinition?
Die Übertragung von Wärme führt zu einer Erhöhung der Temperatur. Bei reversiblen Vorgängen: dS=dQ/T
Wieso verwenden Biologen gern dG=0 als Gleichgewichtsbedingung?
Da im Organismus wie auch im Labor Temperatur und Druck meist konstant sind.
Natürliche Vorgänge sind in der Regel nicht reversibel. Die Gibbsche Fundamentalgleichung dG = -SdT + Vdp enthält aber nur reversible Terme. Wieso ist sie trotzdem für natürliche Vorgänge anwendbar?
dU als totales Differential formulierbar → muss wegunabhängige Zustandsfunktion sein→ auch für irreversible Prozesse anwendbar.
Irreversible Vorgänge durch negatives ΔG gekennzeichnet.
Energiekurve (G gegen Abstand): wohin wirken die Kräfte?
Wo liegen die Gleichgewichte? Welches ist stärker besetzt?
Kraftpfeile von Ort hangabwärts. An energiearmen Zuständen → Minima; je niedriger desto stärker besetzt.
Je nach Wirkungsrichtung (von Ort aus)gelangen Teilchen auch an weniger energiearme Minima
Teilchen, die abseits der Maxima starten, gelangen nicht ins Gleichgewicht
Was versteht man unter einer Zustandssumme? Wozu wird diese Größe benutzt?
Summe aller möglichen energetischen Zustände eines Systems. Mit ihr kann die Wahrscheinlichkeit eines bestimmten Zustandes und damit alle thermodynamischen Systemparameter berechnet werden.
Unter welchen mathematischen Voraussetzungen beschreibt dU einen reversiblen Vorgang?
dU wird reversibel bei Entkopplung von Arbeit und Wärme. Das Kreisintegral von Wärme und Arbeit wird Null → können als Zustandsfunktionen betrachtet werden → reversibel
Der erste HS der Thermodynamik lautet dU = ∂W + ∂Q. Was ist der mathematische Unterschied zwischen dU und ∂Q?
dU ist eine Zustandsfunktion, totale Ableitung
∂Q ist eine nicht-Zustandsfunktion, partielle Ableitung
Was bezeichnet man als LUMO?
Lowest Unoccupied Molecular Orbital
→ Photonenabsorption regt Valenzelektron an, es gelangt in nächst höheres Orbital
Was ist der hydrophobe Effekt?
Hydrophobe Gruppe lagern sich zusammen, führt zur Erhöhung derEntropie
