Biotek A
Noterne støtter Bioteknologi A på stx. Syre-base, redox med oxidationstal samt kondensation og hydrolyse indgår i kernestoffet. Det konkrete udvalg af molekyler og biologiske processer afhænger af holdets undervisningsbeskrivelse.
Noterne støtter Bioteknologi A på stx. Syre-base, redox med oxidationstal samt kondensation og hydrolyse indgår i kernestoffet. Det konkrete udvalg af molekyler og biologiske processer afhænger af holdets undervisningsbeskrivelse.
Redoxreaktioner
Brug kapitlet Redoxreaktioner til at følge elektronoverførslen og skelne oxidation fra reduktion.
Forbrændingsreaktioner
- En forbrændingsreaktion er en kemisk reaktion, hvor et brændselsmolekyle reagerer med dioxygen (O2).
- Der dannes nye stoffer, typisk kuldioxid (CO2) og vand (H2O).
- Reaktionen frigiver varmeenergi.
- Forbrænding er en redoxreaktion. I de viste carbonhydrider oxideres carbon, mens oxygen fra O2 reduceres. Hydrogen skifter ikke oxidationstal: Det er +I både i carbonhydridet og i vandet.
- Generel forbrændingsligning: Carbonhydrid + O2 → CO2 + H2O (overblik over produkter ved fuldstændig forbrænding; afstem det konkrete stof)
- En forbrænding er fuldstændig eller ufuldstændig:
- Fuldstændig forbrænding: Brændslet reagerer helt med O2, og der dannes kun CO2 og H2O.
- Eksempel: Forbrænding af propan: C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)
- Ufuldstændig forbrænding: Brændslet reagerer ikke fuldt med O2, og der dannes ud over CO2 og H2O også CO og/eller C(s) (sod).
- Eksempel: Ufuldstændig forbrænding af propen: C3H6(g) + 3O2(g) → C(s) + CO(g) + CO2(g) + 3H2O(l)
- Fuldstændig forbrænding: Brændslet reagerer helt med O2, og der dannes kun CO2 og H2O.
- Der kan dannes CO eller sod ved ufuldstændig forbrænding. Ilttilførsel, blanding, temperatur og tid påvirker resultatet; det er ikke en regel, at der altid dannes CO eller sod. Brændslet og ilttilførslen undersøges her:
- Brændselsmolekylet har betydning:
- Alkaner kan forbrænde både fuldstændigt og ufuldstændigt. Stofklasse alene afgør ikke resultatet.
- Et carbonrigt brændsel kan have større sodtendens under sammenlignelige betingelser, men sod er ikke en sikker prøve på, om stoffet er en alken eller alkyn. Se også på ilttilførsel og blanding.
- Ilttilførslen har betydning:
- Rigelig O2 giver mere fuldstændig forbrænding.
- For lidt tilgængelig O2 kan give ufuldstændig forbrænding med CO og/eller sod. Manglende synlig sod udelukker ikke CO.
- Brændselsmolekylet har betydning:
- Kroppen forbrænder organisk stof:
- I Biologi og Bioteknologi er forbrændingsreaktioner vigtige, fordi kroppens celler frigiver energi ved at forbrænde organiske molekyler.
- Energien bruges til at drive energikrævende processer i cellerne.
- I cellers stofskifte indgår både oxidationer og reduktioner. Følg de reagerende stoffer og eventuelle coenzymer; en biologisk proces er ikke én enkelt reaktionstype.
Syre-base-reaktioner
I kapitlet Syre-base-reaktioner kan du undersøge, hvem der afgiver og optager protonen.
Organiske reaktionstyper
Hydrolyse
- En hydrolyse spalter en binding ved reaktion med vand. Ved en simpel ester fås to mindre produkter; en ring kan også åbnes uden at give to adskilte organiske molekyler.
- Ved sur hydrolyse spaltes en carboxylsyreester til carboxylsyre og alkohol. Ved basisk hydrolyse fås carboxylat og alkohol. Betingelserne skal derfor med i forklaringen.
CH3C(=O)OCH2CH3 + H2O ⇌ CH3C(=O)OH + HOCH2CH3 (sur hydrolyse; ved basisk hydrolyse fås carboxylat og alkohol)
- Hydrolyse er ofte det omvendte af en kondensationsreaktion. Ved kondensation bindes to molekyler sammen, mens et mindre molekyle fraspaltes (ofte vand).
- Hydrolyse ses tit ved nedbrydning af større organiske molekyler, f.eks.:
- Estere → carboxylsyrer + alkoholer.
- Proteiner → peptider/aminosyrer.
- Kulhydrater (f.eks. stivelse) → mindre sukkermolekyler.
- Nukleinsyrer → nukleotider.
Kondensation
- En kondensation er en reaktion, hvor to organiske molekyler bindes sammen, mens et mindre molekyle fraspaltes. Det fraspaltede molekyle er ofte vand, men kan også være f.eks. HCl.
- Kondensation bruges tit til at danne større molekyler som estere, peptider og polymerer.
- Eksempel: Esterdannelse. En carboxylsyre og en alkohol bindes sammen, mens vand fraspaltes.
CH3C(=O)OH + HOCH2CH3 ⇌ CH3C(=O)OCH2CH3 + H2O (syrekatalyse; ethyl(ethanoat) er esteren)
- Kondensation kan være den modsatte proces af hydrolyse. Ved hydrolyse spaltes en binding ved reaktion med vand. En simpel ester kan give to mindre produkter; en ring kan åbnes uden at give to adskilte organiske molekyler.
- Kondensation kan bruges til polymerisation, hvor mindre molekyler bindes sammen til større (polymerer).
Reversible og irreversible reaktioner
- En kemisk reaktion er enten reversibel eller irreversibel:
- Reversible reaktioner: kan forløbe i begge retninger.
- Praktisk irreversible reaktioner: Tilbagesreaktionen er ubetydelig under de betragtede betingelser.
- Reversible reaktioner
- Reaktanterne kan omdannes til produkter, og produkterne kan omdannes tilbage til reaktanter.
- Markeres med dobbeltpile (⇌).
- Eksempel: Dannelse og spaltning af ammoniak:
N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
- Irreversible reaktioner
- Tilbagesreaktionen er ubetydelig under forsøgets betingelser. Produkterne omdannes ikke mærkbart tilbage til reaktanter; det er praktisk irreversibilitet.
- Kemisk ligevægt kan ikke indstille sig.
- Forbrændingsreaktioner er typiske eksempler.
- Eksempel
- Forbrænding af propan: C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)
- Under almindelige forbrændingsbetingelser er tilbagesreaktionen ubetydelig. Reaktionen behandles derfor som praktisk irreversibel i dette forsøg.
Følg coenzymet
Konstrueret træningsøvelse: CH3CH2OH + NAD+ ⇌ CH3CHO + NADH + H+
Hvilken partikel oxideres, og hvilken reduceres?
Se forklaringen
Ethanol bliver ethanal ved oxidation. NAD+ optager to elektroner og en proton og bliver NADH. En anden proton afgives til opløsningen.
Prøv med mindre støtte: Vend skemaet og forklar, hvorfor ethanal nu reduceres. Brug både carbonændringen og coenzymet.