Wie kann man endergonische Reaktionen "erzwingen"?
In meinem Chemie buch steht: "Endergonische Reaktionen liegen vor wenn die frei enthalphie positiv ist. Sie laufen nicht freiwillig ab, können aber durch Arbeit erzwungen werden. Wie erzwingt man den eine Reaktion??
1 Antwort
Endergonische Reaktionen haben positives ΔG und laufen zunächst mal nicht ab, bzw. das Gleichgewicht sie so weit auf der Edukseite, daß man keine Reaktion sieht.
Um die Reaktion zum Laufen zu bringen, muß an also die Bedigungen ändern. Da ja ΔG=ΔH− TΔS, kann man bei entropieproduzierenden Reaktionen (ΔS>0) oft einfach die Temperatur erhöhen, um das ΔG negativ zu machen, dann wird die Reaktion natürlich spontan ablaufen.
Das ist letztlich eine Anwendung des Le-Chatelier-Prinzip: Energieverbrauchende Reaktionen (ΔH>0) sind bei höherer Temperatur bevorzugt. Auch mit Konzentrationen und Drücken kann man manchmal etwas erreichen.
Allerdings haben diese Methoden ihre Grenzen: Mit diesen Tricks kann man ΔG zwar etwas verkleinern, aber wenn es bei Standardbedingungen drastisch positiv ist, dann wird das meistens nicht reichen, um einen Vorzeichnwechsel zu erzwingen.
Es gibt noch eine viel bessere Mlichkeit: Man koppel die endergonische Reaktion mit einer, die sehr stark exergonisch ist. So kann man jede Reaktion erzwingen.
Fe₂O₃ ⟶ 2 Fe + 1½ O₂ ΔG=+742.2 kJ/mol
Diese Reaktion ist massig endergonisch und läuft nicht ab; im Gegenteil, Eisen oxidiert an der Luft und bildet Fe₂O₃.
2 Al + 1½ O ⟶ Al₂O₃ ΔG=−1582.3 kJ/mol
Diese Reaktion ist so stark exergonisch, daß sie die erste „mitziehen“ kann, denn die Summe beider hat ein negatives ΔG:
Fe₂O₃ + 2 Al ⟶ 2 Fe + Al₂O₃ ΔG=−840.1 kJ/mol
In der Biochemie ist das ein extrem fruchtbares Prinzip: Wann auch immer der Körper eine endergonische Reaktion durchführen möchte (das tut er sehr, sehr oft), dann „bezahlt“ es damit, indem er die Reaktion mit der Hydrolyse von ATP koppelt, die die ΔG-Bilanz ins Negative treibt.