Chemische Energie Flashcards
Definition Oxidation
Aufnahme von Sauerstoff; Abgabe von e
Definition Reduktion
Abgabe von Sauerstoff; Aufnahme von e
Definition Redoxreaktion
Verschiebung von Elektronen
stark oxidiert —> geringe/große freie Energie/; energiearm/reich
Geringe freie Energie, energiearm
stark reduziert —> geringe/große freie Energie/;energiearm/reich
Große freie Energie, energiereich
Läuft die Oxidation von C zu CO2 spontan ab? Warum bzw. warum nicht?
Nicht spontan, da eine (hohe) Aktivierungsenergie nötig ist, damit die Reaktion stattfindet
Definition Enthalpie
Bezeichnung für aufgenommene bzw. abgegebene Wärmemenge einer Reaktion
exotherm
Reaktionsenthalpie negativ, Energieabgabe
Endotherm
Reaktionsenthalpie positiv, Energie wird zugeführt
Gibbs-Helmotz-Gleichung
DG = DH - T . DS …. DS Entropie
Gibbs-Energie
Enthalpie (Energieminimum) und Entropie (Maximum) —> Welche Größe übt den stärkeren Einfluss aus? ==> Gibbs-Energie
Endergon
DG positiv, läuft nicht von selber ab
Exergon
DG negativ, läuft spontan ab
Definition Reduktionsäquivalent, Nenne ein Beispiel
Als Reduktionsäquivalent bezeichnet man 1 mol Elektronen, die bei Redoxreaktionen entweder direkt oder in Form von Wasserstoff übertragen werden. BSP: H2, NADH, NADPH
Abbau von C-Verbindungen (Redox)
C wird oxidiert, NAD+ wird zu NADH reduziert
Biosynthese von C-Verbindungen (Redox)
C wird reduziert, NADH fungiert dabei als Reduktionsmittel
Abbau von C-Verbindungen (Energie)
Energiereich —> energiearm, beim oxidieren von C wird Energie frei (Verbrennungswärme), Energie wird und Form von ATP gespeichert
Biosynthese von C-Verbindungen (Energie)
Energiearm —> energiereich, ATP wird verwendet für Biosynthese
Redox-chemisch 2 wichtige Eigenschaften von Biomolekülen
1) haben mehr Energie als CO2
2) benötigen Reduktionsäquivalente beim Aufbau aus CO2
Was ist bei der Synthese der Biomoleküle anzumerken?
Synthese der Biomoleküle beginnt selten bei CO2, sondern bei C(ox)-Verbindungen
Das chemische Gleichgewicht stellt sich ein, wenn
Hin-und Rückreaktion die gleiche Geschwindigkeit haben. Dabei sind konstante Mengen an Ausgangsstoffen und Produkten vorhanden
Welcher Faktor beeinflusst, wo sich das Gleichgewicht einstellt?
Energiegehalt (beeinflusst nicht ob Reaktion stattfindet), energetisch günstige Reaktionen finden viel häufiger statt
Wie wird Energie für das Leben genutzt? Welche Probleme treten dabei auf? Wie wurden sie im Laufe der Evolution gelöst?
1) Verbrennung —> Kettenreaktion —> Freisetzung ganzer Energie (bei großer Energie: Explosion) — Leben: Zerlegung in Einzelschritte ohne Wärmeentwicklung
2) Wärmeenergie kann nicht genutzt werden — Leben: Umwandlung der Energie in chemische Energie statt in Wärme
3) Hohe Anregungsenergie einerseits wichtig, weil sonst alle energiereichen Moleküle sofort “verbrennen” würden, andererseits verhindert sie Energienutzung — Leben: Aktivierungsenergie verringern (sonst findet Reaktion nicht statt) —> Katalysatoren: Enzyme
Eigenschaften von Katalysatoren
- reduziert Aktivierungsenergie
- kein Unterschied bei dG (freie Energie)
- Energie und Gleichgewicht der Reaktion unverändert
- aber Reaktion schneller bzw. Gleichgewicht rascher erreicht
Eigenschaften Unspezifische Katalysatoren
- unspezifisch: nicht von Form der Substratmoleküle abhängig, verschiedene Substrate können reagieren
- große gleichmäßige Oberfläche
- viele Metalle sind unspezifische Katalysatoren
Eigenschaften Enzyme
- Enzym und Substrat bilden zusammen ein Enzym-Substrat-Komplex
- besitzt ein aktives Zentrum: Schlüssel-Schloss-Prinzip —> hoch spezifisch für Substrat
- steuern Reaktionsweg hoch spezifisch
- nur dadurch kann Zelle Biosynthesepathways steuern
Wie kommt es zu Reaktionen? - Oberflächenkatalysator vs Enzym
Oberflächenkatalysator: räumliche Nähe durch Adsorption an Oberfläche
Enzym: Moleküle werden zueinander in eine optimale Position gelegt (perfekte Orientierung) —> Kontakt zwischen den Molekülen an “richtiger” Stelle + intensiver dauerhafter Kontakt
