Samenvatting BMW Moleculen: Fysische Chemie

Hoorcolleges uitwerkingen Fysische Chemie
Thema 1: Elektrochemie
HC1-2
Redoxreacties
Oxidator + ne- ↔ reductor
Als je zelf geoxideerd wordt (door een oxidator) dan sta je elektronen af. Dan
reduceer je dus een ander molecuul en dan ben je een reductor.
Dus:
Reductor staat elektronen af.
Oxidator (oxideert een reductor ) neemt elektronen op.
Reductie is als je elektronen opneemt, oxidatie als je elektronen afstaat.
Daarom werkt zo’n reactie met koppels: eentje die elektronen afstaat, en eentje die
elektronen opneemt.




Door zoutbrug kunnen elektronen doorheen, maar ionen niet. De waterstof is het
nulpunt. De zoutoplossing met waterstof noem je 0.
Je kan kijken hoeveel spanning er op staat. We drukken dit uit als redoxpotentiaal,
E0.
Negatief: geoxideerde vorm heeft kleinere affiniteit voor e - dan H+.
Positief: geoxideerde vorm heeft grotere affiniteit voor e - dan H+.

Farragay: Er is een relatie tussen ∆G0` en redoxpotentiaal. Je kunt nu dus op deze
manier ook uitrekenen of reacties wel of niet lopen.




Waar komt al die ATP vandaan? ATP komt uit NADH (elektronen). We gaan nu kijken
hoe elektronen kunnen leiden tot de productie van ATP.
Waar komt al die NADH vandaan? NADH is een elektronen-carrier, hij transporteert
elektronen van de ene naar de andere plek.
NADH komt bij de volgende processen voor: glycolyse; Krebscyclus en β-oxidatie.
Glycolyse begint bij suikers (glucose). Vetten kunnen ook afgebroken worden door β-
oxidatie.

Glucose wordt omgezet tot CO2, dit is een oxidatie. Er is meer zuurstof per C.

1

, Geoxideerde elektronencarrier reageert met elektronen, dan wordt hij negatief. Dit
kan je aanvullen met protonen van water en dan wordt het neutraal geladen, zoals
NADH. NADH kan nu op een andere plek deze elektronen afstaan. Hierdoor wordt hij
positief geladen waardoor hij zijn proton ook gaat afstaan. Hierdoor wordt hij weer
neutraal geladen. Deze staat klaar om elektronen weer ergens anders vandaan te
halen.

Je bent begonnen met glucose of vetzuren. Dit heb je geoxideerd dus die elektronen
zitten nu in NADH. Deze elektronen gaan uiteindelijk naar zuurstof en dat wordt
water. Ademhalingsketen maakt water; Krebscyclus maakt CO2. We willen
uiteindelijk komen bij ATP. ATP gaan we maken uit ADP + Pi. Dit is een reactie met
een positieve ∆G.

Zoals eerder al is verteld: reacties die niet verlopen (positieve ∆G) worden gekoppeld
aan reacties met een negatieve ∆G. Uiteindelijk kan de reactie wel verlopen en heeft
het een negatieve ∆G. Je kan de ∆G uitrekenen met de Farragay formule met
redoxpotentiaal.
ATP is ongeveer 30,5kJ/mol positief, en de NADH-reactie is -228kJ/mol negatief. Je
kan deze reacties dus koppelen en je kan dus ongeveer 7.5ATP maken uit de ene
NADH-reactie.

Ademhalingscyclus
Ademhalingsketen zorgt ervoor dat de elektronen van NADH naar zuurstof gaan. De
elektronen zaten eerst in glucose en vetzuren en die gaan zuurstof reduceren en dus
elektronen afstaan aan NADH. Er zit een hoge hoeveelheid negatieve ∆G in, en we
kunnen nu elektronen pompen. Hierdoor verliezen ze energie en deze energie
gebruiken we om protonen te pompen van binnen het mitochondrion naar buiten
(buiten het binnen-membraan). Er ontstaat dan een gradiënt, vorm van potentiele
energie. Dit kunnen we gebruiken in complex: ATP synthase. In ATP-synthase
energie in de gradiënt gebruiken we om ADP+fosfaat ATP van te maken.




2