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PC Flashcards

1
Q

Elektroneutralitätsbedingung

A

In einem homogenen flüssigen System ist die Gesamtladung dissoziierter Elektrolyte = 0.

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Q

Was versteht man unter dem Redoxpotential einer Substanz?

A

Bestreben einer Substanz durch e- Aufnahme oder Abgabe den redoxzustand zu ändern(Änderung der Oxidationszahl)

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3
Q

Zwei Redox-Komponenten mit unterschiedlichen Redoxpotentialen reagieren miteinander. Welche wird oxidiert?

A

Oxidation = Abgabe von Elektronen
Elektronen fließen zur Redox-Komponente mit positiverem Potential
die Komponente mit negativerem Potential wird oxidert
Die Komponente mit dem positiveren Potential wird reduziert

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4
Q

Was ist eine Membranelektrode?

A

Ein potentiometrischer Sensor bestehend aus einer Membran aus Glas, Feststoffen oder flüssigen Polymeren mit selektiver Ionendurchlässigkeit

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5
Q

Was passiert bei einer Photooxidation?

A

Ein Photon regt ein Elektron eines Moleküls an, sodas dieses auf ein höheres Niveau gehoben wird. Ist Sauerstoff in der Nähe kann Energie übertragen werden…hochreaktiver Singulett O2

Wenn einem Photosystem mehr Licht zugeführt wird, als dies biochemisch nutzbar ist, wird vom Triplett-Chlorophyll die Anregung an Sauerstoffmoleküle abgegeben, wobei toxische, reaktive Sauerstoffspezies entstehen

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6
Q

Was versteht man unter einer inerten Elektrode?

Unter welchen Voraussetzungen wird durch eine solche Elektrode ein Redoxsystem oxidiert?

A

Das Elektrodenmaterial ist nicht an der elektrochemischen Reaktion beteiligt
Anschluss an eine Spannungsquelle
Wenn Elektrode positiver als das Redoxsystem wird, gibt dieses Elektronen ab und wird oxidiert

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7
Q

Was versteht man unter einer Elektrode zweiter Art?

A

Elektrode, bei deren Potentialbildung neben der flüssigen Phase der Lösung und der festen Phase des Metalls auch noch eine weitere Phase in Form eines schwerlöslichen Salzes beteiligt ist. Das Potential hängt also auch über das Löslichkeitsprodukt von der Konzentration der Anionen ab.

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8
Q

Welche physikalischen Vorgänge liegen den Spektroskopieverfahren zugrunde?

A

Infrarotspektroskopie: Teilchenschwingung bei Absorption von IR-Strahlung
Röntgenbeugung: Beugung am Proteinkristall führt zu Interferenz
UV-vis: Absorption sichtbaren Lichtes
NMR: Orientierung des Kernspins im Magnetfeld

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9
Q

Nenne Sie 3 Anwendungen der UV-Vis-Spektroskopie

A
  • Konzentrationsmessung
  • Strukturmotive von Proteinen
  • Photosyntheseuntersuchung
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10
Q

Was passiert bei einem Absorptionsvorgang?

A

Anregung in einen höheren elektronischen Schwingungszustand

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11
Q

Erklären sie das Überlappungsverbot

A

Übergänge sind nur zwischen überlappenden Molekülorbitalen möglich, da sich die Bindungsabstände nicht verändern und der Übergang vertikal erfolgt (vgl Franck-Condon)

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12
Q

Beschreiben Sie die Entstehung von Fluoreszenz!

A

Rückkehr aus einem angeregten elektronischen Schwingungszustand in den Grundzustand unter Abstrahlung von Licht. Vorangegangen ist eine Absorption und ggf Schwingungsrelaxation durch Internal Conversion, welche zur Rotverschiebung zwischen Exzitation und Emission führt.

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13
Q

In welchen Zeitbereichen erfolgen:

Absorption: , Fluoreszenz: , Phosphoreszenz:

A

Femtosekunden, Nanosekunden, bis hin zu Stunden

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14
Q

Wieso sind Triplettzustände oft langlebig?

A

Da die Übergänge Singulett-Triplett-Singulett (ISC) quantenmechanisch verboten sind finden diese selten und in der Summe folglich langsam statt.

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15
Q

Wieso ist die Phosphoreszenz oft langlebig?

A

Da sie ein quantenmechanisch verbotenes Inter System Crossing erfordert, welches nur selten und in der Summe folglich nur langsam stattfindet.

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16
Q

Wie viele Schwingungsmöglichkeiten hat ein lineares Molekül aus 5 Atomen?

A

Ein lineares Molekül hat 3n-5 Schwingungsmöglichkeiten → 3*5 - 5 = 10

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17
Q

Welche dieser Schwingungen werden im IR-Spektrum sichtbar?

A

IR-Strahlung wird nur dann absorbiert, wenn sich im Verlauf der Schwingung des elektrische Dipolmoment des Moleküls ändert (z.B. H20)
Auswirkung auf das Spektrum also nur bei heteronuklearen Molekülen möglich weitere Auswahlregel zur Quantelung: E_Schwing=(n+1⁄2)/2π⋅h⋅f_0mit n ϵ Z+

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18
Q

Welche Schwinungen werden im IR-Spektrum nicht sichtbar?

:

A

Schwingungen von homonuklearen Molekülen und solche, die der Auswahlregel nicht entsprechen

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19
Q

Biologisch relevante Anwendungen der Infrarotspektroskopie

A

Nachweis von Phasenübergängen, Darstellung von Kontaktstellen (Pharmakologie)

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20
Q

Was bezeichnet man als FRET?

A

Förster-Resonanz-Energietransfer, Energie eines angeregten Donorfarbstoffes wird strahlungsfrei an einen nahen Akzeptorfarbstoff übertragen

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21
Q

Anwendung von FRET?

A

als Kalzium- oder DNA-Sensor

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22
Q

Voraussetzungen zu FRET geeigneter Farbstoffe?

A

Hinreichende Nähe (<100A), müssen fluoreszieren können, Donor-Akzeptor-Überlapp in Fluoreszenzwellenlänge

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23
Q

Klassische Entropieformel:

A

dS=dQ/T

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24
Q

Der erste HS der Thermodynamik lautet

A

dU = ∂W + ∂Q.

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25
Wieso verwenden Biologen gern dG=0 als Gleichgewichtsbedingung?
Da im Organismus wie auch im Labor Temperatur und Druck meist konstant sind.
26
Nennen Sie 4 Methoden, mit denen die Gleichgewichtskonstanten chemischer Reaktionen bestimmt werden können.
Gleichgewichts-Dialyse Massenspektrometrie Fluoreszenz-Depolarisation Surface-Plasmon-Resonanz
27
Nennen Sie 4 molekulare Energiespeicherformen, sortiert nach Größe.
Elektronenanregung > Schwingungen > Rotation > Translation
28
Welche Aussage macht der Hess'sche Satz?
Die aufgewendete Energiemenge für eine chemische Synthese hängt nicht von deren Weg ab
29
Vor- und Nachteile der Gleichgewichtsdialyse?
Vorteil: einfach, Nachteil: große Konzentration/Mengen nötig, hohe Ansprüche an Membran
30
Welche Daten benötigt man für einen van't-Hoff Plot?
Gleichgewichtskonstante und Temperatur
31
Welche Größen werden mittels van't-Hoff Plot bestimmt?
ΔH, ΔS
32
Was versteht man unter der Reaktionslaufzahl?
ξ ist ein Maß für den Fortschritt und die Richtung (VZ) einer chemischen Reaktion
33
Beschreiben Sie das Prinzip eines NMR-Experiments!
Magnetfeld B0 richtet Atomkerne aus Magnetfeld B1 erzeugt Wechselfeld im rechten Winkel nach Ausschalten von B1 Rückfall in B0-Ausrichtung die hierbei aufgezeichneten EM-Schwingungen enthalten eine atomtypische Konstante und werden durch die molekulare Umgebung modifiziert Erlaubt Rückschluss auf Gruppengröße
34
Zeichnen Sie, welches NMR-Spektrum Sie für Methanol (HO-CH3) erwarten würden. Für Ethanol (HO-CH2-CH3)?
Zwei Banden unterschiedlicher Höhe entsprechend der Gruppengröße (x = chemische Verschiebung, y = Resonanzintensität) drei Banden mit aufsteigender Gruppengröße
35
Anwendungen von NMR-Spektroskopie:
Struktur-Funktions-Analyse Proteine/DNA/Saccharide Drug-Design, Kinetik medizinische Verwendung (MRT)
36
Welchen Effekt benutzt die Methode der Fluoreszenz-Depolarisation?
Werden Fluorophore mit polarisiertem Licht bestrahlt, strahlen diese ebenfalls polarisiert ab Die Fluoreszenz-Polarisation wird durch die Drehung beweglicher Fluorophore beeinflusst Da große Moleküle langsamer rotieren als kleine, wird die Fluoreszenz von diesen weniger stark verändert
37
Beschreiben Sie kurz das Prinzip eines Röntgenbeugungs-Experiments!
Röntgenstrahlung durchtritt einen Proteinkristall, wird von den Atomen unterschiedlich stark gebeugt und trifft entsprechend abgelenkt auf einen Schirm. Aus dem entstandenen Beugungsbild kann mittels Fourier-Transformation die Struktur des betrachteten Proteins nachvollzogen werden, Hierzu sind ggf Mehrfachaufnahmen unter Drehung oder Versatz bzw Orientierung an eingebetteten Schwermetallen nötig.
38
Wieso werden zur Röntgenbeugung möglichst große Proteinkristalle benötigt?
Röntgenstrahlen zerstören die Kristalle → für eine bestimmte Belichtungszeit muss eine entsprechende Mindestgröße vorliegen (0,2mm)
39
Methoden zur Herstellung von Kristallen:
hängender Tropfen, Schaumlamellen aus Lipidlösung, Verwendung von Antikörpern
40
Erklären Sie das Prinzip der neuen, für Nanokristalle geeigneten, Methode!
Nanokristalle werden durch einen Röntgenlaser gesprüht, mit zwei Schirmen werden in kürzester Zeit 3mio Bilder aufgenommen, bevor die Kristalle durch die Strahlung geschädigt werden.
41
Wieso setzt man den Kristallisationspuffern häufig orgnanische Lösungsmittel zu?
Sie erniedrigen die Löslichkeit, indem sie die Dielektrizitätskonstante des Lösungsmittels herabsetzen.
42
Was versteht man unter dem R-Faktor?
Residual- oder Reliability-Faktor: beschreibt den Unterschied zwischen experimentell beobachteten und ideal kalkulierten Proteinstrukturen.
43
Ist der Schwarzsche Satz auf das totale Differential von G anwendbar?
Ja, denn G ist eine Zustandsfunktion, bei der die Reihenfolge der partiellen Ableitungen keine Rolle spielt.
44
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
45
Wieso unterscheidet sich das chemische Potential von Wasser in einem Tropfen von dem in einem Becherglas?
Die Wechselwirkungen sind an der Oberfläche anders als innerhalb des Wasservolumens Eine Änderung des Oberflächen-Volumen-Verhältnis verändert auch µ
46
Bei 1°C ist Eis instabil und taut daher. Ist bei dieser Temperatur das chemische Potential von flüssigem Wasser oder Eis größer?
Die stabilere Phase für einen bestimmten Druck- und Temperaturbereich ist jeweils die mit dem kleineren chemischen Potential. Das chemische Potential von Eis ist daher bei 1°C größer als das von Wasser. Die unterschiedlichen chemischen Potentiale ergeben sich aus der Schmelzentropie beim Phasenübergang.
47
Was versteht man unter kompetetiver Hemmung
Hemmung einer enzymtischen Reaktion durch ein dem Substrat strukturverwandtes Molekül, welches an das aktive Zentrum eines Enzyms bindet und seine Wirkung verhindert
48
Welche Information steckt in der Wellenfunktion eines Teilchens?
Die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen zu einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort vorzufinden
49
Welche physikalische Bedeutung hat die Schrödinger-Gleichung?
Beschreibt die Dynamik des quantenmechanischen Zustands eines Systems, solange keine Messung vorgenommen wird, als DGL
50
Was ist der Osmotische Druck?
Ist der Druck, den in ein durch eine semipermeable Membran getrennes Kompartiment hineindiffundierte Lösungsmittelteilchen bzw die in diesem Kompartiment befindlichen gelösten Teilchen auf die Wand des Kompartiments ausüben Ist Ursache der Flüssigkeitsbewegung bei der Osmose
51
Unter welchen Voraussetzungen tritt ein osmotischer Druck auf?
Die Membran muss durchlässig für das Lösungsmittel, nicht jedoch für für die gelösten Teilchen sein Die gelösten Teilchen müssen in den Kompartimenten in unterschiedlicher Konzentration vorliegen
52
Unter welchen Voraussetzungen platzen Zellen?
In hypoosmolarem Medium
53
Was versteht man unter einem thermodynamischen System?
Ist ein von der Umgebung abgegrenzter makroskopischer Teilbereich, der im Gleichgewicht durch Zustandsgrößen beschrieben werden kann
54
Worin unterscheiden sich offene, geschlossene und abgeschlossene Systeme?
In der Möglichkeit des Energie- und Stoffaustausches offen: Energie- und Stoffaustausch geschlossen: nur Energieaustausch abgeschlossen: kein Austausch
55
Definieren Sie die Begriffe isochor, isotherm, isobar, adiabatisch und isentrop!
Isochor: Volumen bleibt konstant isotherm: Temperatur bleibt konstant isbar: Druck bleibt konstant adiabatisch: kein Wärmeaustausch isentrop: Entropie bleibt konstant
56
Bennen und erklären Sie den ersten und zweiten Hauptsatz der Thermodynamik!
1. HS: Energieerhaltung: Energie kann nicht erschaffen oder vernichtet werden → dU=∂Q+∂W 2. HS: die Entropie eines Systems kann durch spontane Prozesse nur wachsen oder konstant bleiben → dS≥0
57
Was besagt der Hess'sche Wärmesatz und wo verwendet man ihn?
Die Reaktionsenthalpie hängt nur von Produkten und Edukten ab, nicht jedoch von Syntheseweg → Summe der Teilschritte stets gleich. Es können so mittelbar Reaktionsenthalpien bestimmt werden, die auf direktem Wege nicht messbar sind.
58
Nennen Sie drei physikochemische Besonderheiten von Wasser, sowie die molekularen Ursachen hierzu!
``` Auf Wasserstoffbrücken beruhen: – hoher Siede- und Gefrierpunkt – hohe Wärmekapazität – Kohäsion und Adhäsion – Anomalie des Wassers ```
59
Wie ist das chemische Potential definiert?
Benötigte Energie, um einen Stoff zu erzeugen und einem System hinzuzufügen
60
wozu wird Zustandssumme verwendet
Berechnung der Wahrscheinlichkeit eines bestimmten Zustandes
61
Was besagt der 0. Hauptsatz der Thermodynamik?
Steht System A mit System B im thermischen Gleichgewicht sowie System B mit System C, so stehen auch System A und C im thermischen Gleichgewicht
62
Wie kann in der Thermodynamik beurteilt werden, ob ein Zustand freiwillig abläuft oder nicht?
Bei spontanen Vorgängen ist ΔG negativ und ΔS positiv
63
In unterkühltem Wasser hat Eis das tiefere chemische Potential als Wasser. Welche Auswirkung hat dies auf die Moleküle?
Bei geringen Störungen gefriert das Wasser instantan
64
Wie verändert sich der pH bei einer bestimmten Veränderung der Wasserstoffionenkonzentration?
ΔpH=log(c1/c2 )
65
wovon hängt das chemische Potential ab?
Vom Stoff und vom System
66
Was ist eine Zustandssumme?
Summe aller möglichen energetischen Zustände eines Systems
67
Was ist der Unterschied zwischen dU und ∂U?
Totales Differentiel vs partielle Ableitung
68
Wann ist ein Vorgang reversibel bezogen auf die innere Energie?
Bei Entkopplung von Kraft und Wärme | Kreisintegral wird 0
69
Was ist die Reaktionslaufzahl?
Gibt den Fortschritt einer Reaktion an (und auch deren Richtung über VZ)
70
Nennen Sie drei Messmethoden für die Änderung der freien Enthalpie (G) einer Reaktion?
Direkte Messung (Temp, Kalorimetrie) → ITC indirekt über die Bestimmnung der Gleichgewichtskonstanten → GG-Dialyse Massenspektrometrie (MALDI-TOF) Fluoreszenz-Depolarisation Surface-Plasmon-Resonanz
71
Beschreiben Sie den Aufbau und das Prinzip eines Massenspektrometers! Nennen Sie Stoffklassen, die analysiert werden können!
Beschleunigung eines Ions/Teilchens in Gasphase im elektrischen Feld, fliegt frei weiter Flugzeit proportional zur Masse Ionenquelle, Magnet und Detektor Proteine, Nukletide, Lipide
72
Unter welchen Bedingungen gilt das Lambert-Beersche Gesetz?
Klare, nicht-streuende Flüssigkeiten, monochromatische Strahlung, keine photochemischen Reaktionen, direkte Rückkehr in den Grundzustand
73
Vor- und Nachteile von NMR?
Gute Auflösung, keine Kristalle nötig | nur für kleine Proteine, nicht bei Aggregaten, indirekte Technik-> muss erst ausgewertet werden
74
Wie lassen sich Molekülschwingungen spektroskopisch auflösen?
IR- und Raman-Spektroskopie | es gibt Valenz- und Deformationsschwingungen
75
Wie erhält man die Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen?
Wellengleichung
76
Methoden zur Strukturaufklärung von Proteinen:
NMR, Rö-Strukturanalyse, Massenspektroskopie, CD-Spektroskopie
77
Wie weist man Phasenübergänge nach?
Durch Unstetigkeiten im Q-T-Diagramm
78
Wie prüft man eine Zustandsfunktion?
Totales Differential aufstellen, partielle Ableitungen einzeln in unterschiedlichen Reihenfolgen ableiten → bei gleichen Ergebnissen eine ZF
79
Was ist die Innere Energie?
Die Energiemenge, die man benötigt, um ein System nachzubauen
80
welche Bestandteile gehören zur inneren Energie einer Pufferlösung?
Temp, Volumen und Stoffmenge
81
Wieso muss ein abgeschlossenes System zur Ruhe kommen?
Keine Energiezufuhr von außen Entropie steigt ständig → im GG max kein nutzbarer Temp-Gradient mehr → nichts passiert mehr alle Energie im ST-Term
82
Wann gilt die Boltzmann-Verteilung?
Im GG, bei ausreichend großen Systemen, Moleküle unterschiedlicher Energeiniveaus
83
IR-Spektroskopie – welche Informationen in Schwingungsdaten enthalten?
Bindungsstärke und Masse von Molekülen und Gruppen → auch Strukturänderungen ableitbar
84
Hemmungen im Lineweaver-Burk:
kompetetiv → Geraden schneiden sich an gleicher Stelle unkompetetiv → Parallele Kurvenschaar nicht-kompetetiv → Geradenbüschel mit Schnittpunkt auf x-Achse
85
Zwei erlaubte Übergänge für Uv/Vis
Pi zu Pi * n zu pi*
86
Wie viele möglichen Schwingungen für H2O und CO2
H2O =drei alle aktiv n3-6 weil gewinkelt | CO2= vier dre aktiv n3-5 planar
87
Wann ist Stoff IR-aktiv
Sind dann IR aktiv wenn während der Schwingung eine periodische Änderung des Dipolmoments auftritt
88
Boltzmann-Ansatz erklären
S=k*lnW W ist die Anzahl an mikroskopisch Realisierungsmöglichkeiten eines Makrozustandes. Je mehr Realisierungsmöglichkeiten es gibt um so wahrscheinlicher ist ein Makrozustand
89
NMR erklären
Der Kern eines Atoms wird in Magnetfeld gebracht und Radiofrequenzenpuls ausgesetzt. Bei bestimmter Frequenz tritt Kern mit Puls in Resonanz. So wird ein Spektrum aufgezeichnet welches strukturelle Infos über das Molekül enthält.
90
Wellenlängen von NMR, IR, UV/Vis
NMR= Radiowellen 10^6 nm IR= Infrarot 800nm-1mm UV= 300-3nm Vis 400-800nm Ultraviolet
91
Wieso unterscheiden sich die Banden (Ethanol oder Methanol bei NMR-Spektroskopie) in der Lage? Unterschiede in der Höhe?
Molekülumgebung (Nachbaratome) modifizieren das Magnetfeld der Gruppen, durch Abschirmung erfährt jedes Atom nur sein B_eff=B_0-σB_0; σwird hierbei als chemische Verschiebung bezeichnet Resonanzintensität proportional zur Anzahl hervorrufender Kerne
92
Erklären Sie die Paritätsregel!
Ist eine Auswahlregel erlaubter elektronischer Übergänge, nach welcher Übergänge zwischen Zuständen gleicher Parität, also gleicher räumlicher Spiegelsymmetrie, nicht erlaubt sind. Sie ist nur relevant für Moleküle hoher Symmetrie.
93
Erklären sie das Prinzip der FTIR-Spektroskopie!
= Fourier-Transpormations-IR-Spektroskopie im Strahlengang wird durch ein Spiegelsystem ein Michelson-Interferometer gebildet das gemessene Interferogramm wird über eine Fourier-Transformation in ein IR-Spektrum gewandelt
94
Was versteht man unter dem Wirkungsquerschnitt?
Ist ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass eine Wellenstrahlung oder ein Teilchen mit einem anderen Teilchen interagiert (Absorption, Reaktion)
95
Wodurch ist die Geschwindigkeitskonstante nach der Theorie des Übergangszustandes abhängig?
Von der Geschwindigkeit, mit der der aktivierte Komplex in Richtung Produktbildung die Potentialschwelle überquert
96
Beschreiben Sie die Reaktion Na + Cl → Na+ + Cl-
Oxidation: Na → Na+ + e- | Reduktion: Cl + e- → Cl-
97
UV/Vis-Spektroskopie zur Konzentrationsbestimmung: welches Gesetz wird dabei genutzt?
Lambert-Beersches Gesetz: E = ε * c * d = lg (I0/I) | mit ε = Extinktionskoeffizient
98
Wie können Sie ihr Substrat auf Verunreinigungen testen?
Bekannte Einzelsprekten vom Gesamtspektrum abziehen ggf. Einführen einer dritten Gleichung
99
Endergon, Exergon, Endoterm, Exoterm
Endogon= Thermodynamisch ungünstig Exergon = Thermodynamisch günstig Endoterm =Energie hinzufügend Exoterm= energie freigabe
100
Wellenlänge
lambda=v/f phasengeschwindigkeit/frequenz

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