1. Teil - Biochemie, Wasser, Flashcards

Question

Kd= c(A)*c(B) Setze für H20+H20 ein.

Answer 1

Ein Maß dafür, wo sich in einer Dissoziationsreaktion ein **Gleichgewicht** einstellt, also in welcher Form der Stoff **bevorzugt** **vorliegt**. Je **größer** Kd umso mehr liegt das Dissoziationsgleichgewicht auf der Seite der dissoziierten Form (**Produkte**). Je **kleiner** Kd desto mehr liegt das Dissoziationsgleichgewicht auf der Seite der undissoziierten Form (**Edukte**).

Answer 2

Keine Ladung, immer gleichviele Elektronen und Protonen

Answer 3

- Definierter Abstand vom Atomkern, somit verschiedene Energien je Schale -> Schalen die näher am Atomkern sind werden näher herangezogen - Schalen haben verschiedene Namen (K, L, M,...) -

Answer 4

Ionenbindung

Answer 5

Das elektronegativere Element zieht das weniger elektronegativere zu sich heran

Answer 6

Na+ Cl- Da Natrium sein einziges Elektron auf der Valenzschale an das Chlor abgibt, besitzt Natrium weniger negativ geladene Elektronen, ist somit positiv und Chlor im Umkehrschluss negativ.

Answer 7

Kationen/ Anionen

Answer 8

1,7. Ist die elektronegativitätsdifferengrößer als 1,7 handelt es sich um eine ionische Bindung. Ist sie kleiner als 1,7 liegt eine kovalente Bindung vor

Answer 9

EN O = 3,5 EN H = 2,1 also: 3,5 - 2,1 = 1,4 1,4 <1,7 -> es handelt sich um eine kovalente Bindung, da kovalente Bindung ≤1,7 ≤ Ionische Bindung

Answer 10

Sauerstoff: δ^- Wasserstoff: δ^+

Answer 11

Wasserstoffbrückenbindungen halten Wassermoleküle zusammen (Kohäsion). Die **positiv polarisierten Wasserstoffatome** werden von den **negativ polarisierten Sauerstoffatomen** anderer Wasser*moleküle* angezogen, so dass sich zwischen den Wasser*molekülen* sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. Wasserstoffbrückenbindungen entstehen und lösen sich sehr **schnell**. Jede einzelne hat eine Halb wertszeit von nur **wenigen Billionstel Sekunden** (Pico sekunden), aber die Moleküle bilden sofort neue Was serstoffbrückenbindungen mit einer **endlosen Abfolge neuer Partner. ** Obwohl sich die Anordnung der Moleküle im flüssigen Wasser ständig ändert, sind in jedem Moment die meisten Moleküle untereinander durch zahlreiche Wasserstoffbrückenbindungen verknüpft. Dies bewirkt eine deutlichere Strukturierung als bei den meisten anderen Flüssigkeiten. In **flüssigem** Wasser sind diese Bindungen sehr *schwach*, mit nur etwa fünf Prozent der Festigkeit einer kovalenten Bindung.

Answer 12

Kurzfassung: Kohäsion: Wassermoleküle haften **aneinander** Adhäsion: Wassermoleküle haften an** anderen Oberflächen** Langfassung: * Kohäsion beschreibt die **Anziehungskraft** zwischen **gleichen Molekülen**. Bei Wasser bezieht sich Kohäsion auf die starke Anziehung zwischen Wassermolekülen. Diese Anziehungskraft resultiert aus den Wasserstoffbrückenbindungen, die zwischen den Wassermolekülen gebildet werden. Beispiel: **Oberflächenspannung**: Ein Wassermolekül an der Oberfläche erfährt eine **Anziehungskraft** von den benachbarten Molekülen, was der Wasseroberfläche eine gewisse Festigkeit verleiht. Insekten wie der Wasserläufer können dadurch über Wasser laufen. * Adhäsion beschreibt die **Anziehungskraft** zwischen **verschiedenen Molekülen**. Bei Wasser bezieht sich dies auf die Anziehung zwischen Wassermolekülen und den Molekülen anderer Materialien oder Oberflächen. Auch bedingt durch die hohe Kapaität, Wasserstoffbrücken einzugehen. Wassermoleküle haften oft an anderen Oberflächen aufgrund ihrer **Polarität**. Wenn eine Oberfläche ebenfalls polar oder **hydrophil** (wasseranziehend) ist, wie Glas oder Pflanzenzellwände, können Wassermoleküle an dieser Oberfläche haften. Beispiel: Kapillareffekt: Wasser kann in engen Röhren oder Kapillaren "aufsteigen", weil es sowohl durch Kohäsion zwischen den Wassermolekülen, die einen sog nach unten erzeugen und das Wasser "nachziehen" als auch durch Adhäsion an die Wände der Kapillare gezogen wird. Dies ist wichtig für den Wassertransport in Pflanzen.

Answer 13

An der Oberfläche des Wassers ordnen sich die Wassermoleküle so an, dass sie durch Wasserstoffbrücken sowohl untereinander als auch mit den darunterliegenden Molekülen verbunden sind. Die **Kohäsion**, also die starke Anziehungskraft zwischen den Wassermolekülen, führt dazu, dass die Oberfläche eine Art elastische 'Haut' bildet. Dieses Phänomen wird als Oberflächenspannung bezeichnet

Answer 14

Wenn man NaCl in Wasser gibt entsteht eine Lösung, bei der H20 das Lösungsmittel darstellt. An der Oberfläche jedes Salzkörnchens kommen **einzelne** *Natrium- und Chloridionen* des Kristalls in Kontakt mit dem Lösungsmittel. Die Ionen des Salzes und Wassermoleküle ziehen sich infolge **elektrostatischer Wechselwirkungen** gegenseitig an. * Die Sauerstoffatome der Wassermoleküle sind **negativ polarisiert** und werden von den **Natrium*kationen* angezogen**. * Die Wasserstoffatome der Wassermoleküle sind** positiv polarisiert** und werden von den **Chlorid*anionen*** angezogen. Als Folge dieser Wechselwirkungen ist jedes Ion von Wassermolekülen umgeben, die die Ionen voneinander abschirmen. Die Hülle aus Wassermolekülen, die jedes gelöste Ion umgibt, wird dessen **Hydrathülle** genannt. Von der Oberfläche eines jeden Salzkristalls ausgehend, löst das Wasser schließlich sämtliche Ionen aus dem Kristallverband. Das Ergebnis: eine **Lösung** mit zwei gelösten Teilchenarten: positiv geladenen Natriumionen und negativ geladenen Chloridionen, die **homogen** mit dem Lösungsmittel Wasser vermischt sind.

Answer 15

Polare Stoffe lösen sich gut in Wasser, weil Wasser *selbst ein polares Molekül* ist. Die positiv und negativ geladenen Bereiche der Wassermoleküle können mit den geladenen oder polaren Teilchen anderer Substanzen **wechselwirken** und diese umgeben, wodurch sie sich auflösen. Unpolare Stoffe haben **keine Ladungsschwerpunkte** (keine Seite/Atom des moleküls ist *positiv* oder *negativ polarisiert*), deshalb können sie keine Wechselwirkungen mit den polaren Wassermolekülen eingehen. Stattdessen ziehen sich *Wassermoleküle untereinander stärker* an, was dazu führt, dass unpolare Stoffe im Wasser nicht gut löslich sind.

Answer 16

Alle Stoffe mit einer **Affinität** für Wasser heißen hydrophil (griech. hydro, Wasser + philos, liebend). Eine Substanz kann hydrophil sein, ohne sich aufzu lösen. Stoffe, die **gar keine** Affinität für Wasser haben sind **ungeladen, nichtionisch oder unpolar** sind und **keine Wasserstoffbrücken** ausbilden können sind hydrophob (griech. phobos, Furcht). Derartige hydrophobe Stoffe *lösen sich nicht* in Wasser.

Answer 17

Manche Moleküle von Zellen sind so groß, dass sie sich nicht in Wasser auflösen, sondern in der wäss rigen Zellflüssigkeit **kolloidal suspendiert** werden. Darunter versteht man eine Phase mit stabil feinst verteilten hochmolekularen Teilchen (Makromolekülen oder winzigsten Feststoffteilchen). Das Medium, in dem die Teilchen dispergiert vorliegen, heißt **Dispersionsmedium** und entspricht dem Lösungsmittel bei einer klassischen Lösung. Beispiel: Baumwolle ist beispielsweise eine hydrophile Substanz, die sich nicht auflöst. Sie besteht aus den Riesenmolekülen der Cellulose, einem Polysaccharid mit zahlreichen polaren Gruppen und **positiven und negativen Partialladungen**, so dass **Wasserstoffbrückenbindungen** ausgebildet werden können. Wasser lagert sich an die Cellulosefasern an. Deshalb ist ein Baumwollhandtuch zwar sehr gut zum Abtrocknen geeignet, löst sich aber in der Wasch maschine nicht auf.

Answer 18

Doch. * Auf *Einzelmolekülebene* werden *einzelne* hydrophobe Moleküle sehr wohl von Wassermolekülen angezogen (und umgekehrt) * Dafür sind die sehr schwachen** Van-der-Waals-Wechselwirkungen** verantwortlich. * Da sich die Wassermoleküle untereinander sehr viel *stärker durch die Wasserstoffbrückenbindunge*n anziehen, werden die hydrophoben Moleküle verdrängt.

Answer 19

Sauerstoff kann eine zusätzliche Bindung eingehen, weil er zwei **freie** **Elektronenpaare** besitzt. Diese ermöglichen es ihm, eine Koordinationsbindung mit dem Proton (H+) einzugehen und das Hydroniumkation zu bilden.

Answer 20

Diese Gleichung beschreibt einen Prozess, der sich als **Autoprotolyse** oder **Autodissoziation** beschreiben lassen kann. Zwei Wassermoleküle reagieren miteinander, wobei eines ein Proton an das andere abgibt und eine Bindung eingeht. ****Das Molekül, das das Proton aufgenommen hat, wird zu H3O+, einem **positiv** geladenen Kation (**Hydroniumkation**), da es nun ein Proton mehr als Elektronen hat. * Das andere Molekül wird zu einem **negativ** geladenen OH- -Ion (**Hydroxidanion**). Diese Reaktion ist eine **Gleichgewichtsreaktion**, die vor und zurück abläuft, bis das chemische Gleichgewicht erreicht ist. Die Konzentration der Produkte H3O+ und OH- ist dabei sehr gering und liegt in reinem Wasser auf der Seite der **Edukte** H2O.

Answer 21

In reinem Wasser ist die Stoffmengenkonzentration von H 3 O+ bzw. H+ immer gleich der Konzentration von OH- , nämlich **10-7 mol/L**

Answer 22

Je **größer** Kd umso mehr liegt das Dissoziationsgleichgewicht auf der Seite der dissoziierten Form (**Produkte**). Je **kleiner** Kd desto mehr liegt das Dissoziationsgleichgewicht auf der Seite der undissoziierten Form (**Edukte**).

Answer 23

Die Dissoziationskonstante (Kd) beschreibt das **Gleichgewicht** einer **chemischen** **Reaktion**, bei der Moleküle oder Ionen in ihre Bestandteile zerfallen (*dissoziieren*). Sie ist ein Maß dafür, wie stark eine Verbindung in ihre Ionen oder Moleküle aufgespalten wird und gibt an, wie das **Verhältnis zwischen Edukten und Produkten im Gleichgewichtszustand** aussieht.

Answer 24

**Allgemeines Konzept:** Bei einer Dissoziation handelt es sich um einen **reversiblen Prozess**, bei dem sich die Stoffe teilweise in ihre **Bestandteile** trennen und dann wieder neu bilden. Die Dissoziationskonstante ist also eine spezifische Art von **Gleichgewichtskonstanten**, die das Gleichgewicht der Dissoziation in einer chemischen Reaktion beschreibt.

Answer 25

Im Fall H2 O: Das Gleichgewicht der Autoprotolyse-Reaktion liegt ganz weit auf der **Eduktseite**. Die Konzentration der H2 O-Moleküle ändert sich durch die Reaktion praktisch nicht. Die Konzentrationsänderung der H2 O-Moleküle durch die Autoprotolyse ist daher vernachlässigbar gering **=>** [H2 O]² kann als **Konstante** betrachtet werden.

Answer 26

Das Ionenprodukt ist das Produkt der **Stoffmengenkonzentrationen** **aller** in einem Medium gelöster **Ionen**. **Kw** beschreibt das Ionenprodukt des Wassers: Kw = [H3 O+ ]∙[OH- ]

Answer 27

Von der **Temperatur**. Mit Erhöhung der Temperatur steigt die Autoprotolyse, **mehr Ionen **entstehen, Kw wird größer.

Answer 28

pondus hydrogenii bedeutet übersetzt: **„Gewicht des Wasserstoffs“** Also die Konzentration der Wasserstoff-Ionen in einer Lösung.

Answer 29

* In reinem Wasser ist die Stoffmengenkonzentration von H 3 O+ bzw. H+ immer gleich der Konzentration von OH- , nämlich **10-7 mol/L.** * Die Stoffmengenkonzentration von H 3 O+ -Ionen wird meist durch den pH Wert angegeben, den negativen dekadische Logarithmus der Konzentration an Oxonium-Ionen in wässriger Lösung (-log[H3 O+]). * Eine Stoffmengenkonzentration der Protonen von 10-7 mol/L entspricht danach einem **pH-Wert von 7**.

Answer 30

Stoffe, die in Wasser gelöst die H 3 O+-Konzentration erhöhen nennt man **Protonendonoren** und sind **Säuren**.

Answer 31

Stoffe, die die H3 O+-Konzentration senken nennt man **Protonenakzeptoren** und sind **Basen**

Answer 32

Protonenakzeptoren

Answer 33

Protonendonoren

Answer 34

Nehmen H3 O +-Ionen nach Lösung eines Stoffes in H 2 O **zu**, nehmen gleichzeitig OH--Ionen invers proportional **ab**.

Answer 35

* Der pH-Wert ist ein Maß für den **sauren oder basischen Charakter** einer **wässrigen Lösung** * Der pH Wert ist der **negative dekadische Logarithmus** der Konzentration von Protonen (H+) bzw. Oxonium-Ionen (H3 O+) in wässriger Lösung: pH = -log[H3 O+ ] *Bsp.: Der pH Wert einer Lösung beträgt 2. Dies bedeutet, dass die Konzentration an Oxonium-Ionen (H3 O +) in wässriger Lösung 10 -2 mol/L beträgt und die Konzentration der Hydroxidionen (OH -), die invers proportional ist, demnach 10-12 M beträgt. Es handelt sich bei der Lösung also um eine starke Säure*

Answer 36

Säure bzw. Wasserstoffionen-/Protonendonor

Answer 37

Ein Stoff, der durch die entgegengesetzte Protolyse reaktion die Hydroniumionenkonzentration der Lösung senkt, wird **Base** genannt. Basen sind **Wasserstoffionen-/Protonenakzeptoren**. In jedem Fall bewirkt eine Base eine Verminderung der ** H+-**Ionenkonzentration.

Answer 38

Lösungen, deren Gehalt an OH–-Ionen höher ist als ihr Gehalt an H+-Ionen, werden **Basen** oder **Laugen** genannt.

Answer 39

Lösungen, deren **Gehalt an OH– -Ionen höher** ist als ihr Gehalt an **H+-Ionen**, werden **Basen** oder **Laugen** genannt.

Answer 40

Eine Lösung mit **gleichen Konzentrationen an H+- und OH–-Ionen** ist neutral. Sie reagiert weder sauer noch basisch (alkalisch).

Answer 41

Verbindungen, die bei der Protolyse in Wasser ihr H+ **vollständig** **abdissoziieren**, sind starke Säuren. **Chlorwasserstoff** ist dafür ein Beispiel.

Answer 42

**Natriumhydroxid** ist eine starke Base.

Answer 43

Zusammengefasst bezeichnet „vollständig abdissoziieren“ die Eigenschaft eines Stoffes, in Lösung vollständig in Ionen zu zerfallen, sodass praktisch keine undissoziierten Moleküle zurückbleiben. Ausführlich: Vollständige Dissoziation bedeutet, dass ein Stoff (meist eine Säure oder Base) in Lösung komplett in seine Ionen zerfällt und keine oder kaum undissoziierte Moleküle zurückbleiben. Zum Beispiel dissoziiert eine starke Säure wie Salzsäure (HClHCl) in Wasser vollständig in Wasserstoff- (oder Hydronium-)Ionen H+H+ (bzw. H3O+H3O+) und Chloridionen (Cl−Cl−): HCl→H++Cl− HCl→H++Cl− Für eine starke Säure wie HClHCl bedeutet „vollständige Dissoziation“, dass praktisch alle HClHCl-Moleküle in Ionen zerfallen, sodass fast keine undissoziierten HClHCl-Moleküle in der Lösung verbleiben.

Answer 44

Die Polarität beschreibt dabei die Eigenschaft eines kovalent-gebundenen Moleküls, Ladungsschwerpunkte zu entwickeln. Die Ursache dafür ist die Elektronegativität. Die Differenz ist jedoch nicht groß genug, dass eine reine Ionenbindung entsteht. δEN = 0,0: unpolare Bindung δEN < 0,4: schwach polare Bindung δEN < 1,7: stark polare Bindung δEN > 1,7: Ionenbindung Mithilfe von polaren Bindungen wird folglich der Übergang zu einer Ionenbindung markiert.

Answer 45

Kovalente Bindungen (Atombindung/Elektronenpaarbindung oder homöopolare Bindung)) bilden sich besonders zwischen den Atomen von **Nichtmetallen** aus wie beispielsweise Sauerstoff (O) oder Wasserstoff (H). Kovalente Bindung (Atombindung) ist eine Form der chemischen Bindungen und als solche für den festen Zusammenhalt von Atomen in molekular aufgebauten chemischen Verbindungen ursächlich.

Answer 46

In wässrigen Lösungen beträgt das Produkt der Konzen trationen von Hydronium- und Hydroxidionen 10–14: [H+] [OH–] = 10–14 mol2/l2. In einer neutralen Lösung bei Standardtemperatur ist [H+] = [OH–] = 10–7 mol/l. Setzt man so viel Säure zu, dass [H+] auf 10–5 mol/l ansteigt, so sinkt [OH–] folglich auf **10–9 mol/l**, da das Produkt von beiden immer **10–14 mol2/l2** ist.

Answer 47

Wenn die H+ Ionenkonzentraion steigt, also mehr H+ Ioen vorliegen, **sinkt** der pH Wert, die Lösung wird **sauer(er)**

Answer 48

Bei einem pH-Wert von 4 ist: * die H+- (Hydroniumkationen) Konzentration 10−4 mol/. * Die OH- (Hydroxidanion) Konzentration: 10−10mol/L

Answer 49

Zwischen **6 und 8.** Sie liegen also im neutralen Bereich (7= neutral). Es gibt einige Ausnahmen. Beispiel: Magensaft von Menschen (pH-Wert von 2)

Answer 50

Eine Änderung einer pH-Einheit entspricht einer Änderung um das **zehnfache**. Somit wäre eine Lösung, die den pH Wert 3 hat nicht doppelt so sauer wie die von 6, sondern **10 x 10 x 10 = 1000 **mal so sauer. Eine nur leichte Änderung des pH-Wertes einer Lösung entspricht also **erheblichen Veränderungen** der H+- und OH–-Ionenkonzentrationen.

Answer 51

* Puffer wirken der Veränderung des pH-Wertes von Lösungen – also der Änderung der Konzentrationen von H+- und OH–-Ionen – entgegen, indem sie **Wasserstoffionen** aus der Lösung **abfangen**, wenn deren **Konzentration** sich **erhöht**, oder **Wasserstoffionen** **freigeben**, wenn ihre **Konzentration** **fällt**. * Puffer bestehen aus einer schwachen Säure (HA) und ihrer konjugierten Base (A–). * Für den verhältnismäßig gleichbleibenden pH-Wert physiologischer Flüssigkeiten selbst bei Zugabe gerin ger Mengen von Säuren oder Basen sind sogenannte Puffer verantwortlich.

Answer 52

Unter einem konjugierten Säure-Base-Paar versteht man die **Kombination** aus einer **Säure** und einer **korrespondierenden Base**, die das **Proton der Säure aufnimmt.** Merke: Aus einer Säure bildet sich bei einer Protolyse ihre konjugierte (korrespondierende) Base und aus einer Base ihre konjugierte Säure. Bei jeder Protolyse können **zwei konjugierte Säure-Base-Paare definiert **werden.

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