Häufig gestellte Fragen zu Kinetik, Gleichgewichtslehre, Protolysen
Was sind die Hauptthemen des Textes "Kinetik, Gleichgewichtslehre, Protolysen"?
Der Text behandelt die Kinetik chemischer Reaktionen, die Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts und die Protolyse (Säure-Base-Reaktionen). Es werden Faktoren zur Geschwindigkeitsänderung von Reaktionen erklärt, das Prinzip des kleinsten Zwanges (Le Chatelier) erläutert und die Definition von Säuren und Basen nach Brönstedt vorgestellt. Zusätzlich werden Aminosäuren, Peptide und Proteine im Kontext ihrer Struktur und Eigenschaften betrachtet.
Wie beeinflusst die Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit?
Eine höhere Temperatur erhöht die kinetische Energie der Teilchen. Dadurch steigt die Anzahl der Teilchen mit der Mindestkinetischen Energie für einen wirksamen Zusammenstoß, was die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht. Die RGT-Regel besagt, dass eine Temperaturerhöhung um 10°C die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt oder vervierfacht.
Welche Faktoren beeinflussen die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen?
Neben der Temperatur beeinflussen auch der Druck (höherer Druck führt zu mehr Zusammenstößen), der Zerteilungsgrad (größere Oberfläche führt zu mehr Zusammenstößen), die Konzentration (höhere Konzentration führt zu mehr Zusammenstößen) und die Verwendung eines Katalysators (erniedrigt die Aktivierungsenergie) die Reaktionsgeschwindigkeit.
Was ist das Prinzip des kleinsten Zwanges (Le Chatelier)?
Das Prinzip besagt, dass ein System im Gleichgewicht auf äußere Einflüsse (Änderung von Druck, Temperatur oder Konzentration) so reagiert, dass der äußere Zwang gemildert wird. Konkret bedeutet das: Druckerhöhung begünstigt die Seite mit kleinerem Volumen, Temperaturerhöhung begünstigt die endotherme Reaktion, und Konzentrationsänderungen führen zu einer kurzfristigen Störung mit anschliessender Neueinstellung des Gleichgewichts.
Wie kann die Ausbeute einer Reaktion erhöht werden?
Die Ausbeute kann durch Störung des Gleichgewichtes erhöht werden, indem die Produkte laufend entfernt werden (z.B. durch Filtration, Auflösung oder Kondensation).
Was ist die Brönstedt-Definition von Säuren und Basen?
Nach Brönstedt sind Säuren Protonendonatoren (geben Protonen ab) und Basen Protonenakzeptoren (nehmen Protonen auf). Ampholyte können sowohl Protonen abgeben als auch aufnehmen.
Was ist ein chemischer Puffer und wie funktioniert er?
Ein chemischer Puffer hält den pH-Wert einer Lösung konstant, indem er durch protolytische Reaktionen pH-Wert ändernde Teilchen (H₃O⁺/OH⁻) abfängt. Ein Puffer besteht aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base.
Was ist Denaturierung von Proteinen und welche Strukturen werden dabei beeinflusst?
Denaturierung ist die meist irreversible Zerstörung der Sekundär- und Tertiärstruktur eines Proteins. Dadurch verliert das Protein seine biologische Funktion. Die Sekundärstruktur wird durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert, während die Tertiärstruktur durch verschiedene Wechselwirkungen zwischen den Aminosäureresten (Van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrücken, ionische Kräfte) geformt wird.
Wie hängt die Wasserlöslichkeit von Aminosäuren von ihrem polaren Charakter ab?
Die Wasserlöslichkeit von Aminosäuren hängt von ihrem polaren Charakter ab, der durch die Art und Anzahl der Ladungen bestimmt wird. Am isoelektrischen Punkt ist die Wasserlöslichkeit am geringsten, da die Ausbildung einer einheitlichen Hydrathülle erschwert ist. Anionische und kationische Strukturen weisen eine höhere Wasserlöslichkeit auf.
Kinetik, Gleichgewichtslehre, Protolysen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.1. Interprétation des Diagrammes:
Anhand der Tabelle ist zu erkennen, dass bei steigender Temperatur die Ausbeute an SO3 sinkt.
Hierbei ist die Stoß- und Kollisionstheorie zu beachten: Grundvorrausetzungen:
Bei einer chemischen Reaktion müssen die Teilchen zusammenprallen. Vorraussetzungen für einen wirksamen Zusammenstoß (Reaktionsfreudigkeit)
a) Reaktionsbereitschaft der Stoffe, also:
- sie dürfen keinen Oktettzustand aufweisen,
- kein Carbenium-Ion
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
b) Die Teilchen müssen eine ausreichende Bewegungsenergie
aufweisen Mindestkinetische
(Mindestkinetische Energie) Energie
c) Die Teilchen müssen in einer günstigen, räumlichen Orientierung aufeinander prallen ( [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] sterischer Faktor)
1.2. Welche Möglichkeiten gibt es die Geschwindigkeit einer Reaktion zu erhöhen? (Kinetik)
Mögliche Reaktionen liegen den Kausalketten zugrunde:
a) Druck (p)
Je höher der Druck, desto höher ist die Anzahl der pro Volumen zur Verfügung stehenden Teilchen, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines wirksamen zusammen stoßen steigt [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] v
b) Temperatur (T)
Je höher die Temperatur, desto größer ist die kinetische Energie aller Teilchen, desto mehr Teilchen weißen die Mindestkinetische Energie auf, desto höher ist die Anzahl der wirksamen Zusammenstöße, desto höher ist der Stoffumsatz pro Zeiteinheit, desto höher ist v.
Hierzu gibt es eine „Faustformel“, die RGT- Regel.
Sie besagt, wenn die Temperatur um 10° erhöht wird, dann verdoppelt oder vervierfacht sich die Reaktionsgeschwindigkeit.
c) Zerteilungsgrad (z)
Je höher der Zerteilungsgrades eines Stoffes, desto größer ist die wirksame Oberfläche, das heißt es befinden sich mehr Teilchen an der Oberfläche des Stoffes, desto mehr wirksame Zusammenstoße gelingen [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] v[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
d) Konzentration (c)
Je höher die Konzentration ist, desto größer ist die Anzahl der vorhandenen Teilchen, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit eines wirksamen Zusammen Stoßes, desto höher ist der Stoffumsatz pro Zeiteinheit, desto schneller ist die Reaktion.
e) Katalysator (KAT)
- Ein Katalysator beschleunigt eine chemische Reaktion. Er liegt an der Reaktion unverändert vor.
- Er erniedrigt die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion, indem er energetisch günstige Zwischenprodukte ermöglich.
- Er ist reaktionsspezifisch und wirkt nur auf eine Reaktion.
1.3. Wie wird das Gleichgewicht beeinflusst?
Das Gleichgewicht ist hoch empfindlich und kann durch das
„Le Chateliersches Prinzip“ ( Prinzip des kleinsten Zwanges) beeinflusst werden.
Wird auf ein System, welches sich im Gleichgewicht befindet ein Zwang ausgeübt, durch Änderung von Druck, Temperatur oder Konzentration, so verschiebt sich das Gleichgewicht in dem Sinne, dass es dem äußeren Zwang ausweicht.
- bei Druckerhöhung zur Seite der geringeren Volumen;
- bei Temperaturerhöhung wird diejenige begünstigt, welche endotherm abläuft;
- bei Konzentrationsänderungen erfolgt eine kurzzeitige Störung des Gleichgewichtes mit nachfolgender Neueinstellung auf erhöhtem oder erniedrigtem Niveau..
1.4. Ausbeute:
- Störung des Gleichgewichtes durch Entnahme der Produkte
Entzug durch:
- Filtration des Feststoffes
- Auflösung in einem Lebensmittel
- Kondensation des Produktes
b) Aufgabe:
J.N. Brönstedt schlug im Jahre 1923 eine allgemeine und umfassende Definition für Säure- und Basenverhältnisse vor. Er erkannte, dass sowohl Säuren als auch Basen an der Wanderung der Protonen beteiligt waren.
Danach werden alle Stoffe als Säuren bezeichnet, die in der Lage sind, Protonen an eine andere chemische Verbindung abzugeben (Protonendonator). Diese jeweilige Verbindung muss jedoch in der Lage sein, dieses Proton aufzunehmen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Derartige Protonenempfänger bezeichnet man als Basen (Protonenakzeptator). Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Wissenswert ist jedoch auch, dass die Säure- oder Baseneigenschaft nicht immer auf einen Stoff zutreffend sein muss. Manche Stoffe können sowohl Protonen aufnehmen als auch abgeben. Solche Stoffe bezeichnet man als Ampholyte.
c) Aufgabe:
a) Der chemische Puffer ist mit dem pH-Wert engverbunden. Ein Puffer hält den pH-Wert , bei Zugabe von starken Säuren (H3O+) bzw. starken Basen (OH-) weitgehend konstand, indem er über protolytische Reaktionen die pH-Wert ändernden Teilchen (H3O+/ OH-) abfängt.
Ein Puffer besteht aus einer schwachen Säure und der jeweiligen konjugierten Base.
b)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
d) Aufgabe:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Erklärung:
Das Lackmuspapier färbt sich mit Wasser rot oder blau, da bei den verschiedenen chemischen Reaktionen starke Säure bzw. starke Basen entstehen (siehe Reaktionsgleichungen).
Das Gleichgewicht liegt bei beiden Reaktionsgleichungen zugunsten der Produkte, da die Edukte wesentlich stärkere Säuren als auch Basen aufweisen.
Aminosäuren, Peptide und Proteine
1. Aufgabe:
a) Ampholyte sind Aminosäuren in der Zwitterionenform. Hier sind sie extrem Wasserunlöslich, da sie sowohl polar als auch unpolar ausgerichtet sind. Sie bilden eine einheitliche Hydrathülle um die Aminosäure.
b) (siehe Zettel)
c) Mit Base: Hier kommen 2 Gruppen in Frage, die Carboxyl- und die Amioniumgruppe. Die Carboxylgruppe reagiert jedoch als 1., da sie eine wesentlich stärkere Säure ist. Außerdem ist die Polarisierung der Carboxylgruppe um einiges stärker. Als Carboxylat-Ion erreicht sie einen mesomeriestabieleren Zustand.
c) Die Wasserlöslichkeit hängt stark von ihrem polaren Charakter ab, der wiederum durch die Art und Anzahl der Ladungen bestimmt wird. Grundsätzlich weisen alle Aminosäuren einen Iseoelktrischen Punkt die geringste Wasserlöslichkeit auf, da hier die Ausbildung einer einheitlichen Hydrathülle erschwert wird. Bei den anionischen und kationischen Strukturen ist dies mehr der Fall, so dass in Abhängigkeit von der Ladungsstärke die Wasserlöslichkeit zunimmt.
2. Aufgabe:
(siehe Zettel)
3. Aufgabe:
Dies geschieht durch einen chemischen Prozess, welchen man als Denaturierung bezeichnet. Die Denaturierung ist eine meist irreversible Zerstörung der Sekundär- und Tertiärstruktur. Dabei verliert sie die biologische Funktion, wird also zerstört.
Die Sekundärstruktur eines Proteins ist folgender Maßen aufgebaut: sie ist die räumliche Anordnung der Primärstruktur (fadenförmiges Makromolekül). Die Sekundärstruktur ist in sich mit Intramolekularen Wasserstoffbrücken
[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]verbunden (z.B. Wolle).
Einsträngig
Die Tertiärstruktur ist wiederum die räumliche Anordnung der Sekundärstruktur. Hier entstehen Wechselwirkungen zwischen den nachaußenstehenden
AS-Resten.
- Van-der-Waals-Kräfte
- H-Brücken
- Ionische-Kräfte
- Arbeit zitieren
- Catrin Dreysel (Autor:in), 2001, Abi-Klausur 3.Prüfungsfach, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/103637
