Nadtlenek wodoru H2O2 jest gęstą, syropowatą cieczą, która miesza się z wodą w każdym
stosunku. W roztworach wodnych ulega w niewielkim stopniu dysocjacji według równania:
H2O2 + H2O ⇄ HO−2 + H3O+
Przestrzenne rozmieszczenie atomów w cząsteczce nadtlenku wodoru ilustruje poniższy
rysunek.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Korzystając z informacji na temat struktury cząsteczki nadtlenku wodoru, uzupełnij
poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym
nawiasie.
W cząsteczce nadtlenku wodoru atomy wodoru połączone są z atomami tlenu wiązaniami kowalencyjnymi (spolaryzowanymi / niespolaryzowanymi), a między atomami tlenu występuje wiązanie kowalencyjne (spolaryzowane / niespolaryzowane).
Cząsteczka nadtlenku wodoru jest (polarna / niepolarna).
Kształt cząsteczki nadtlenku wodoru można wyjaśnić, jeśli się założy hybrydyzację typu (sp3 / sp2 / sp) walencyjnych orbitali atomowych tlenu.
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.
Na podstawie: Lubert Stryer, Biochemia, Warszawa 2003 oraz 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.
Reakcja kwasu etanowego (octowego) z etanolem prowadzona w obecności mocnego kwasu
jest reakcją odwracalną, która przebiega według równania:
CH3COOH + CH3CH2OH H+ CH3COOCH2CH3 + H2O
Stężeniowa stała równowagi tej reakcji w temperaturze 25°C wynosi Kc = 4,0.
Badając kinetykę reakcji kwasu etanowego z etanolem w środowisku wodnym, stwierdzono,
że względny rząd reakcji dla etanolu i kwasu etanowego wynosi 1, a całkowity rząd reakcji
jest równy 2. Rząd reakcji ze względu na wybrany substrat to wykładnik potęgi, w której
stężenie molowe danego substratu występuje w równaniu kinetycznym tej reakcji.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.
Podkreśl wszystkie wymienione poniżej działania, które spowodują zwiększenie
wydajności opisanej reakcji estryfikacji w temperaturze 25°C.
dodanie etanolu
dodanie wody
dodanie katalizatora
dodanie obojętnej wobec reagentów substancji higroskopijnej
Poniżej przedstawiono wzory (w projekcji Hawortha) dwóch disacharydów: maltozy
i sacharozy.
W oddzielnych probówkach przygotowano wodne roztwory maltozy oraz sacharozy i dodano
do nich świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II). Następnie zawartość obu probówek
zalkalizowano i ogrzano. W warunkach doświadczenia w probówce zawierającej roztwór
maltozy zaobserwowano powstanie ceglastego osadu, natomiast w probówce z roztworem
sacharozy wytrącił się czarny osad.
Wypełnij tabelę, wpisując literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeżeli jest
fałszywe.
Lp.
Zdanie
P/F
1.
W reakcji z maltozą wodorotlenek miedzi(II) uległ redukcji do Cu2O, o czym świadczy powstanie ceglastego osadu.
2.
Czarny osad powstający w probówce z roztworem sacharozy to CuO, który jest produktem rozkładu wodorotlenku miedzi(II).
3.
Sacharoza nie wykazała właściwości redukujących, ponieważ w jej cząsteczkach wiązanie glikozydowe łączy pierwszy atom węgla reszty glukozy z drugim atomem węgla reszty fruktozy.
