AT-I - Chemie

Übung 7, PC-BT für Biotechnologen, WS 09/10
1.) Verläuft die Reaktion von Pyruvat zu Lactat mit NADH gemäß: CH3COCOO- + NADH + H+
CH3CH(OH)COO- + NAD+ in wässeriger Lösung bei 25 oC unter biologischen Standardbedingungen
freiwillig? Wie groß ist K der formulierten Reaktion und RGo´ ? (eo` aus Tabelle, 25500; - 25,14 kJ/mol)
2.) Berechnen Sie das biologische Standardpotential eo` aus dem chemischen Stp. eo = - 0,11 V in
wässriger Lösung bei 25 oC gemäß NAD+ + H+ + 2 e-
NADH. (- 0,32 V)
3.) Ihnen liegen die Redoxpaare Chinon/Hydrochinon und Fe3+/Fe2+ vor. Die Aktivitätsverhältnisse von
Ch/H2Ch sind gleich 10 und von Fe3+/Fe2+ = 0,01. Welche reversible Zellspannungen E messen Sie
stromlos jeweils bei pH 1 und pH 4 bei 298 K, und welche Redoxreaktionen würden freiwillig ablaufen?
(18,5 mV, 158,5 mV; eo aus ausgeteilter Spannungsreihe, auch oben)
4.) a) Gegeben ist folgende Zelle: Pt(s) / Cystein(aq), Cystin(aq) // H +(aq) / O2 / Pt(s) mit den Aminosäuren
Cystein (Cys) HSCH2CH(NH2)COOH und Cystin (S-S) HOOCCH(NH2)CH2S-SCH2CH(NH2)COOH, die
S-S + 2H+ + 2e-. Formulieren Sie die freiwillig
folgende wässrige Halbzellenreaktion zeigen: 2Cys
ablaufende Redoxreaktion und berechnen Sie die chemischen Standardgrößen Eo und RGo der Zelle
bei 25 oC mit eo(S-S/Cys) = - 0,34 V. (1,57 V; für z = 2: -303 kJ/mol b) Berechnen Sie jetzt die
biologischen Standardpotentiale bei 25 und 37 oC sowie die biologische reversible Zellspannung Eo`. (0,75 bzw. - 0,77 und 0,82 bzw. 0,80 V; 1,57 V pH unabhängig, da beide Halbzellen pH abhängig)
5.) a) Ab welchem pH-Wert zeigt die Gleichgewichtskonstante einer Fe2+ Oxidation mit Sauerstoff (p(O2) =
po) zu Fe3+ bei 25 oC in einer entsprechenden elektrochemischen Messzelle einen Wert > 1, verläuft
also freiwillig, wenn das Aktivitätsverhältnis a(Fe3+)/a(Fe2+) = 1/10 beträgt? (eo - Werte aus Tabelle)
b) Formulieren Sie die freiwillig verlaufende Redoxreaktion. (kleiner pH 8,8; Fe2+ + O2)
6.) a) Formulieren Sie die entsprechenden Säure-Basen-Gleichgewichte zur Berechnung von Ks(HAc) und
Kb(Ac-) (Essigsäure = HAc und Acetat = Ac-) und zeigen Sie an Hand der tabellierten
thermodynamischen Daten bei 298 K (unten), dass für ein korrespondierendes Säure-Base-Paar bei
dieser Temperatur gilt:
pKs + pKb = pKW
(14)
b) Berechnen Sie mit den tabellierten Daten die Gleichgewichtskonstante K nachfolgender Säure-BaseReaktion:
HAc + NH3
Ac- + NH4+
(1).
Auf welcher Seite liegt das Gleichgewicht, wie groß ist K der umgekehrten Reaktion und entsprechen
(rechts; 3,163 x 10-5)
diese Ergebnisse Ihren Erwartungen (Begründung).
c) Zeigen Sie am Beispiel der Gleichung (1) aus 6b) mit den tabellierten Daten, dass für eine freiwillig
verlaufende Säure-Base-Reaktion für ein rechts liegendes Gleichgewicht (K > 1) und pKs(S1) < pKs(S2)
also Säure 1 stärker als Säure 2 gilt:
pK = pKs(S1) - pKs(S2).
d) Wie verändern sich jeweils alle Ihre berechneten Gleichgewichtskonstanten (insgesamt vier) mit
Erhöhung der Temperatur?
(kleiner, größer, kleiner,größer)
Ac- (aq)
H2O
OH- (aq)
NH3 (aq)
NH4+ (aq)
BHio kJ/mol - 488,44
- 488,86
- 285,85
- 229,95
- 80,83
- 132,80
Sio J/mol K
- 390,60
+ 70,00
- 10,54
+ 110,00
+ 112,84
Stoff i
HAc (aq)
- 298,10
Hb, 18.01.2010