Prof. Dr. Mike Heilemann Physikalische Chemie II WS 2012/13 Zur Beachtung: Bitte bearbeiten Sie jede Aufgabe
auf einem separaten Blatt Papier und schreiben Sie jeweils Übungsgruppe, Name und Matrikelnummer in dieser Reihenfolge in die rechte obere Ecke.
Übungsgruppe:
Name:
Matrikelnummer:
Übungsblatt 7 Abgabe im Briefkasten vor dem Sekretariat des AK Heilemann bis: 04.12.2012, 10 Uhr
1) Diffusionskontrollierte Reaktionen (5 Punkte)
Die Rekombination von Iod-Atomen
2𝐼 → 𝐼2
läuft bei 298 K in Hexan mit der Viskosität η = 0.326*10-3 kg/(m*s). Wie groß ist die Geschwindigkeitskonstante von dieser Reaktion im diffusionskontrollierten Grenzfall?
2) Debye-Hückel-Grenzgesetz (5 Punkte)
Die Geschwindigkeitskonstante der Reaktion
𝐻2𝑂2(𝑎𝑞) + 𝐼−(𝑎𝑞) + 𝐻+(𝑎𝑞) → 𝐻2𝑂(𝑙) + 𝐻𝐼𝑂(𝑎𝑞)
hängt von der Ionenstärke der wässrigen Lösung ab. Bei 25°C und einer Ionenstärke von 0.0525 mol kg-1 ist k = 12.2 L2 mol-2 min-1.
Verwenden Sie das Debye-Hückel-Grenzgesetz, um die Geschwindigkeitskonstante bei einer Ionenstärke von null zu berechnen.
3) Michaelis-Konstante (5 Punkte)
Die folgende Tabelle zeigt die Anfangsgeschwindigkeiten der Sauerstoffbildung bei der Umsetzung eines Substrats durch ein Enzym für verschiedene Substratkonzentrationen.
[S]/(mol L-1) 0.050 0.017 0.010 0.005 0.003
v/(mm3 min-1) 16.6 12.4 10.1 6.6 3.3
Berechnen Sie die Michaelis-Konstante dieser Reaktion.
4) Enzymkatalysierte Reaktion (5 Punkte)
Gegeben sei eine enzymatische katalytische Reaktion:
𝐸+𝑆 𝑘1
𝑘⟷−1
𝐸𝑆 𝑘→2 𝑃
Mit einer kompetitiven Hemmung, die durch folgende Gleichung beschrieben wird:
𝐸+𝐼 𝑘3 𝑘⟷−3 𝐸𝐼
Zeigen Sie, dass die Geschwindigkeit der ersten Reaktion durch
𝑣 = 𝑑𝑃
𝑑𝑡 = 𝑘2𝐸0𝑆 𝑆0+𝑘−1+𝑘2
𝑘1 �1 + 𝑘2 𝑘−2𝐼�
gegeben ist. Nehmen Sie dazu Quasistationarität von ES und IS an und drücken Sie die Stoffmenge [E] durch die Stöchiometrie der Reaktionsprodukte und mittels der Gesamtkonzentration des Enzyms [E]0 aus.
