Chemische Energie

Question 1

Definition Oxidation

Answer 1

Aufnahme von Sauerstoff; Abgabe von e

Question 2

Definition Reduktion

Answer 2

Abgabe von Sauerstoff; Aufnahme von e

Question 3

Definition Redoxreaktion

Answer 3

Verschiebung von Elektronen

Question 4

stark oxidiert —> geringe/große freie Energie/; energiearm/reich

Answer 4

Geringe freie Energie, energiearm

Question 5

stark reduziert —> geringe/große freie Energie/;energiearm/reich

Answer 5

Große freie Energie, energiereich

Question 6

Läuft die Oxidation von C zu CO2 spontan ab? Warum bzw. warum nicht?

Answer 6

Nicht spontan, da eine (hohe) Aktivierungsenergie nötig ist, damit die Reaktion stattfindet

Question 7

Definition Enthalpie

Answer 7

Bezeichnung für aufgenommene bzw. abgegebene Wärmemenge einer Reaktion

Question 8

exotherm

Answer 8

Reaktionsenthalpie negativ, Energieabgabe

Question 9

Endotherm

Answer 9

Reaktionsenthalpie positiv, Energie wird zugeführt

Question 10

Gibbs-Helmotz-Gleichung

Answer 10

DG = DH - T . DS …. DS Entropie

Question 11

Gibbs-Energie

Answer 11

Enthalpie (Energieminimum) und Entropie (Maximum) —> Welche Größe übt den stärkeren Einfluss aus? ==> Gibbs-Energie

Question 12

Endergon

Answer 12

DG positiv, läuft nicht von selber ab

Question 13

Exergon

Answer 13

DG negativ, läuft spontan ab

Question 14

Definition Reduktionsäquivalent, Nenne ein Beispiel

Answer 14

Als Reduktionsäquivalent bezeichnet man 1 mol Elektronen, die bei Redoxreaktionen entweder direkt oder in Form von Wasserstoff übertragen werden. BSP: H2, NADH, NADPH

Question 15

Abbau von C-Verbindungen (Redox)

Answer 15

C wird oxidiert, NAD+ wird zu NADH reduziert

Question 16

Biosynthese von C-Verbindungen (Redox)

Answer 16

C wird reduziert, NADH fungiert dabei als Reduktionsmittel

Question 17

Abbau von C-Verbindungen (Energie)

Answer 17

Energiereich —> energiearm, beim oxidieren von C wird Energie frei (Verbrennungswärme), Energie wird und Form von ATP gespeichert

Question 18

Biosynthese von C-Verbindungen (Energie)

Answer 18

Energiearm —> energiereich, ATP wird verwendet für Biosynthese

Question 19

Redox-chemisch 2 wichtige Eigenschaften von Biomolekülen

Answer 19

1) haben mehr Energie als CO2
2) benötigen Reduktionsäquivalente beim Aufbau aus CO2

Question 20

Was ist bei der Synthese der Biomoleküle anzumerken?

Answer 20

Synthese der Biomoleküle beginnt selten bei CO2, sondern bei C(ox)-Verbindungen

Question 21

Das chemische Gleichgewicht stellt sich ein, wenn

Answer 21

Hin-und Rückreaktion die gleiche Geschwindigkeit haben. Dabei sind konstante Mengen an Ausgangsstoffen und Produkten vorhanden

Question 22

Welcher Faktor beeinflusst, wo sich das Gleichgewicht einstellt?

Answer 22

Energiegehalt (beeinflusst nicht ob Reaktion stattfindet), energetisch günstige Reaktionen finden viel häufiger statt

Question 23

Wie wird Energie für das Leben genutzt? Welche Probleme treten dabei auf? Wie wurden sie im Laufe der Evolution gelöst?

Answer 23

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

Question 24

Eigenschaften von Katalysatoren

Answer 24

• reduziert Aktivierungsenergie
• kein Unterschied bei dG (freie Energie)
• Energie und Gleichgewicht der Reaktion unverändert
• aber Reaktion schneller bzw. Gleichgewicht rascher erreicht

Question 25

Eigenschaften Unspezifische Katalysatoren

Answer 25

• unspezifisch: nicht von Form der Substratmoleküle abhängig, verschiedene Substrate können reagieren
• große gleichmäßige Oberfläche
• viele Metalle sind unspezifische Katalysatoren

Question 26

Eigenschaften Enzyme

Answer 26

• 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

Question 27

Wie kommt es zu Reaktionen? - Oberflächenkatalysator vs Enzym

Answer 27

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