Bitte logge Dich ein, um diesen Artikel zu bearbeiten.
Bearbeiten

Gekoppelte Reaktion

(Weitergeleitet von Stufenreaktion)

Synonyme: induzierte Reaktion, Stufenreaktion

1 Definition

Gekoppelte Reaktionen sind chemische Reaktionen, die aus mehreren Teilreaktionen bestehen.

2 Chemie

Sowohl in der Theorie, als auch in der Praxis (z.B. enzymatische Vorgänge im Körper) existieren viele Beispiele für Reaktionen, bei denen ein bestimmter Stoff A zu einem Stoff B umgesetzt wird und dieser wiederum sofort zu einem dritten Stoff C weiterreagiert.

Teilreaktion 1:

Teilreaktion 2:
A ⇄ B

B ⇄ C
Gesamtreaktion: A ⇄ C

Die Teilreaktionen sind miteinander gekoppelt - liegen hier Gleichgewichtsreaktionen vor, so kann man auf jede Teilreaktion das Massenwirkungsgesetz (MWG) anwenden. Löst man außerdem beide Ausdrücke nach [B] auf und setzt diese gleich, erhält man Kges.

K1 = [B] ÷ [A]

[B] = K1 · [A]
K2 = [C] ÷ [B]

[B] = [C] ÷ K2
Kges = K1 · K2 = [C] ÷ [A]

Im der oben aufgestellten Gleichung stellt das Kges das Produkt der Gleichgewichtskonstanten der Teilreaktionen dar. Dadurch kann man die miteinander gekoppelten Teilreaktionen zu einer Gesamtreaktion zusammenziehen. Der Stoff B taucht dann in der Gleichung des Massenwirkungsgesetzes nicht mehr auf.

Eine derartige Kopplung von Systemen wird dann interessant, wenn z.B. Teilreaktion 1 einen kleinen K1-Wert hat und dadurch wenig B bereitgestellt wird. Weist hingegen Teilreaktion 2 einen großen K2-Wert auf, so wird der Stoff B unter der Bildung von C weitgehend aus dem Gleichgewicht entfernt. Aufgrund des Prinzip des kleinsten Zwangs verschiebt sich das Gleichgewicht von Teilreaktion 1, wobei B laufend nachgeliefert wird. Obwohl der K1-Wert verhältnismäßig klein ausfällt, läuft die Gesamtreaktion dennoch von A nach C.

3 Gibbs-Standardenergie

Ergänzt man beim obigen Beispiel die Gibbs-Standardenergie, dann ergibt sich folgendes:

Teilreaktion 1:

Teilreaktion 2:
A ⇄ B

B ⇄ C
ΔG01 = + 10 kJ/mol

ΔG02 = - 55 kJ/mol
Gesamtreaktion: A ⇄ C ΔG0ges = - 45 kJ/mol

Die Triebkraft der Gesamtreaktion A ⇄ C berechnet sich aus der Summe der ΔG0-Werte der Teilreaktionen (da G eine Zustandsgröße ist). Die Reaktion läuft ab, da die Summe der ΔG0-Werte der Teilreaktionen negativ ist (ΔG0ges < 0). Aufgrund dessen wird die Energie von der Teilreaktion 2 auf die Teilreaktion 1 "übertragen". Das heißt, dass die exergone Teilreaktion 2 die moderat endergone Teilreaktion 1 mitzieht. Die Natur nützt diese Art der Reaktionskopplung, um im Stoffwechsel der lebenden Zelle nicht an endergonen Reaktionsschritten zu scheitern.

Aufgrund von Kopplung der endergonen Teilreaktion 1 mit der (hier) stark exergonen Teilreaktion 2 wird auch die Gesamtreaktion exergon.

4 Literatur

  • "Chemie für Mediziner" - A. Zeeck et. al., Urban & Fischer-Verlag, 7. Auflage

Um diesen Artikel zu kommentieren, melde Dich bitte an.

Klicke hier, um einen neuen Artikel im DocCheck Flexikon anzulegen.

Artikel wurde erstellt von:

Letzte Autoren des Artikels:

1 Wertungen (4 ø)

3.628 Aufrufe

Hast du eine allgemeine Frage?
Hast du eine Frage zum Inhalt?
Copyright ©2019 DocCheck Medical Services GmbH | zur mobilen Ansicht wechseln
DocCheck folgen: