Übung7_Redoxpotentiale und Nernstsche

Übungsaufgaben zur Vorlesung „Allg. Chemie für Biologen und Pharmazeuten“
R. Robelek
Übungen zum Thema: Redox-Gleichungen, Redox-Potenziale und die Nernst‘sche
Gleichung
1) Gegeben sind die beiden Redoxpaare
!
!
Cr2O72– / Cr3+ mit ! E0 = 1,33 V und
!
!
NO3– / NO
mit !
E0 = 0,96 V
Erstellen Sie eine Redoxgleichung für die Oxidation von Cr3+-Ionen mit Nitrat-Ionen und
entscheiden Sie, ob die Reaktion unter Standardbedingungen spontan verläuft.
2)
Das Cytochrom c ist ein kleines Häm-Protein, das als Elektronenüberträger in der
Atmungskette fungiert. In deren letztem Schritt wird es katalysiert durch das Enzym
Cytochrom c-Oxidase mit Sauerstoff vom zweiwertigen (cyt c-Fe2+) in den
dreiwertigen Zustand (cyt c-Fe3+) oxidiert.
Die beiden Standardreduktionspotenziale sind:
!
!
E° (cyt c-Fe2+ / cyt c-Fe3+) = 0,22 V
E° (2 H2O / O2) = 1,22 V
a) Berechnen Sie die Freie Enthalpie für diesen Prozess bei einem pH-Wert von 5 und
einem Sauerstoff-Partialdruck von 0,2 bar. Die Konzentrationen an cyt c-Fe2+ und
cyt c-Fe3+ werden als identisch angenommen.
b) Die frei werdende Energie wird zum Aufbau des Protonengradienten über die
innere Mitochondrienmatrix benutzt, welcher letztlich die ATP-Synthase antreibt und
so die Synthese von ATP aus ADP und Pi ermöglicht. Wie viele Moleküle ATP
können pro reduziertem O2-Molekül gebildet werden, wenn die Freie Enthalpie für
die Synthese von ATP unter den gegebenen Bedingungen 32 kJ/mol beträgt?
(zusätzliche Information: Konstante F = 96485 J V-1 mol-1)