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Stärkespaltung (Enzym/Säure) Aufgaben, brauch dringend Hilfe

Auch hier wollen wir modern sein und somit darf auch diese Fachrichtung nicht fehlen

Moderator: Chemiestudent.de Team

link98

Stärkespaltung (Enzym/Säure) Aufgaben, brauch dringend Hilfe

Beitrag von link98 »

Hallo, ich habe überall für Aufgaben Lösungen gesucht jedoch keine gefunden, vll kann man mir ja hier helfen

Aufgaben:
Die Stärkespaltung hat wirtschaftliche Bedeutung. So kann Stärke zu Glucose umgewandelt werden (1), die Glucose durch Gärung in Ethanol umgewandelt werden (2) und Ethanol durch Verbrennen (3) als Biotreibstoff Verwendung finde.
a) Entwickeln sie die Gleichungen (1) , (2) und (3)
b) Ermitteln Sie die Stoffmenge an Kohlendioxid, die auf diese Weise pro Mol Stärke freigesetzt wird.
c) Begründen sie kurz die Tatsache , dass diese Art der Energieerzeugung zu Recht als CO-neutral gilt.

2. Beschreiben Sie kurz und allgmeinverständlich die Funktion eines Photometers!

3. Geben Sie eine machbare Möglichkeit an, ohne Photometer den Versuchsverlauf quantitativ exakt zu erfassen!

4. Erläutern Sie unter Vewendung ihrer Versuchsergebnisse, wie Sie entschieden haben, welche Stärkespaltungsvariante (Enzyme/Säure) stärker temperaturabhängig ist. (Versuchsergebnisse in Lösung enthalten)

5. Entscheiden Sie begründet , welche Stärkespaltungsvariante in der chemischen Großproduktion eingesetzt wird, in dem Sie Vorteile und Nachteile aus wirtschaftlicher Sich gegenüberstellen!

Hier ist meine Lösung:

Chemie 11 Freiwillige Hausaufgabe zum Uni-Experimentiertag
1. a) (1) C6H10O5 + H2O => C6H12O6
(2) C6H12O6 => 2C2H5OH + 2 CO2

(3) 2C2H5OH + 6O2 =>4CO2 + 6H2O

b) Bei der Umwandlung von Stärke zu Glucose entsteht kein CO2, bei der Gärung entstehen 2 Mol CO2 und bei der Verbrennung des dann entstandenen Ethanol entstehen nochmals 4 Mol CO2. Somit werden insgesamt 6 Mol CO2 pro Mol Stärke freigesetzt.
c) Diese Art der Energieerzeugung kann zu Recht als CO-neutral angesehen werden, da bei der Entstehung von 1 Mol Stärke durch die Photosynthese einer Pflanze 6 Mol CO2 gebunden werden. Diese 6 Mol CO2 werden im Endeffekt wieder ausgestoßen und somit liegt die Veränderung des CO2 Gehaltes in der Atmosphäre bei null und ist somit neutral.
2. Ein Photometer ist ein Instrument welches zur Messung von der Lichtstärke I benutzt wird.
Das Photometer allein untersucht im Vordergrund die Lichtquelle oder eine reflektierende Fläche. So wird es zum Beispiel in der Astronomie zur Helligkeitsmessung von Himmelskörpern eingesetzt oder dient in der Analytischen Chemie zur Bestimmung von der Konzentration bestimmter Substanzen in einer Lösung. Ein konkretes Beispiel ist die Wasseranalyse z.B. die Nitratbestimmung. Auch kann man die Verunreinigung von Kühl- und Abwässern bestimmen oder in der Medizin wird es zur Bestimmung der Glukose-Konzentration benutzt.
3. Neben dem Photometer kann man den Versuchsverlauf quantitativ exakt mit einem Polarimeter nachweisen. Die Stärke wird durch Kochen mit Säure gespalten und nach Zugabe von Carrez I und II filtriert. Am Polarimeter lässt sich dann die optische Drehung bestimmen, was einen Rückschluss auf die Stärkemenge gibt und somit auch die Reaktionsgeschwindigkeit anzeigt.
4.
Die Stärkespaltung durch die Säure ist stärker temperaturabhängig als die Spaltung durch Enzyme. Das liegt daran, da die Säure eine kleinere Toleranzbreite als die Enzyme hat (für die Temperatur in der sie effektiv arbeitet). Somit ist die Temperatur für die Säure euryvalent. Bei 58°C liegt die Extinktion pro Minute bei -0,062, bei 66°C bei -0,23 und bei 70°C bei -0,01. Hingegen die Extinktion bei Enzymen beträgt pro Minute bei 40°C -0,13, bei 36°C -0,12 und bei 32°C -0,07. Daran sieht man, dass das Enzym einen kleineren Verlust der Reaktionsgeschwindigkeit bei Temperaturschwankungen hat. Auch benötigt die Säure eine höhere Temperatur als ein Enzym um als Katalysator zu funktionieren (60°C). Das Enzym hingegen arbeitet schon bei kleineren Temperaturen gut.
5.
Die Stärkespaltung mithilfe von Enzymen wird wohl in der chemischen Großproduktion eingesetzt. Dies liegt daran, dass Enzyme Reaktionen schon bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen eingehen und die Kosten für die Erwärmung der Reaktionsumgebung vermindert. Auch wird eine mögliche Verkleisterung der Stärke (bei ca. 60°C) verhindert. Einen weiteren Vorteil gegenüber der Säure ist, dass die nach der Spaltung entstandene Glucose nicht durch eine Base neutralisiert bzw. allgemein entgiftet werden muss, wodurch weitere Kosten gespart werden. Ein Nachteil jedoch ist, dass die Reaktionsgeschwindigkeit von Enzymen im Vergleich zu Säuren geringer ist. Die Reaktionsgeschwindigkeit von Säuren ist viel höher und somit gewinnbringender, da in der gleichen Zeit mehr Stärke gespaltet werden kann als bei der Spaltung mit Enzymen. Allgemein kann man sagen, dass die Spaltung durch Enzyme zwar etwas länger dauert, jedoch billiger ist was in der heutigen Zeit sehr wichtig ist, da man probiert den bestmöglichsten Ertrag bei geringsten Kosten zu bekommen.


Ich bitte um Verbesserungsvorschläge =)

PS: Ich bin hier neu deswegen weiß ich jetzt nicht ob ich das in die passende Rubrik gemacht habe

Gruß

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