Chemia - Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 27.
Jeżeli w reakcji redoks biorą udział jony H+, to potencjał układu zależy od stężenia tych jonów, czyli od pH roztworu. Dla takich układów potencjał odnosi się do roztworów, w których cH+ = 1 mol · dm–3, a więc pH = 0. Wartości potencjałów redoks wielu ważnych biologicznie układów utleniacz – reduktor przedstawiane są dla przyjętego przez biochemików stanu, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K. Różnica pH roztworu wpływa na wartość potencjału półogniwa. Potencjał półogniwa wodorowego EH2/H+ w środowisku o pH różnym od zera można obliczyć (w woltach), korzystając z następującej zależności:
EH2/H+ = EoH2/H+ + 0,06 log cH+
gdzie EoH2/H+ oznacza potencjał standardowy półogniwa wodorowego.
K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.
| a) | Oblicz potencjał półogniwa wodorowego w stanie, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K. |
Poniżej przedstawiono równania reakcji i potencjały redoks dwóch układów biologicznych dla pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.
| Równanie reakcji | Potencjał E, V |
|---|---|
| 12 + O2 + 2H+ + 2e– ⇄ H2O | 0,82 |
| NAD+ + H+ + 2e− ⇄ NADH | –0,32 |
| b) | Oceń, czy reakcja zilustrowana równaniem H2O + NAD+ → 12O2 + H+ + NADH zachodzi samorzutnie, czy do jej zajścia konieczne jest dostarczenie energii. Uzupełnij poniższe zdanie: wybierz i podkreśl jedno określenie w każdym nawiasie. |
Aby mogła zajść opisana reakcja, (jest / nie jest) konieczne dostarczenie energii, ponieważ woda jest reduktorem (silniejszym / słabszym) niż NADH.
Rozwiązanie
Schemat punktowania:
1 p. – poprawne obliczenie potencjału półogniwa i podanie wyniku
Uwaga: Zapis obliczeń nie jest wymagany, ale jeśli jest, to musi być poprawny.
0 p. – inna odpowiedź lub brak odpowiedzi
Poprawna odpowiedź:
[EH2/H+ = EoH2/H+ + 0,06 ∙ log cH+ = 0,00 + 0,06 · log10–7 = 0,06(–7) = ] –0,42 (V)
Schemat punktowania:
1 p. – poprawne uzupełnienie zdania
0 p. – inna odpowiedź lub brak odpowiedzi
Poprawna odpowiedź:
Aby mogła zajść opisana reakcja, (jest / nie jest) konieczne dostarczenie energii, ponieważ woda jest reduktorem (silniejszym / słabszym) niż NADH.
