Eine Reaktion - verschiedene Katalysatoren

Experimente:
Versuch: H2O2-Zerfall und verschiedene Katalysatoren
Versuch: Verschiedene Wege zur Hydrolyse von Stärke
Versuch: Verschiedene Wege zur Hydrolyse von Proteinen


Ein und dieselbe Reaktion kann durch verschiedene Katalysatoren unterschiedlich beeinflusst werden. Hierfür gibt es viele Beispiele.
Wasserstoffperoxid reagiert je nach Umgebung als Oxidations- und als Reduktionsmittel. Deshalb neigt es besonders zur Selbstzersetzung.


Es handelt sich hierbei um eine Redoxreaktion, genau um eine Disproportionierung des Sauerstoffs.
Deshalb nimmt die Konzentration von ungekühltem H2O2 langsam ab. Zur Einleitung ist allerdings eine hohe Aktivierungsenergie notwendig. Das darf man aber keinesfalls ausprobieren, da das Erhitzen von Wasserstoffperoxidlösungen wegen des höheren Siedepunkts von H2O2 (150,2 °C) zu einer Aufkonzentrierung führt und eine schlimme Explosion auslösen kann.
Die Disproportionierungs-Reaktion wird durch verschiedene Katalysatoren unterstützt. Beispiele sind Iodid, Platin, Chromat, Braunstein und Blut. Dabei kann die Effektivität um Größenordnungen variieren.
So steigt die Reaktionsgeschwindigkeit bei Zugabe von Iodid nur wenig, bei Kaliumchromat und besonders Braunstein stärker an. Besonders rasch wirkt Blut. In diesem ist ein Biokatalysator enthalten, die Katalase. Ein Katalase-Molekül zerlegt in einer Sekunde 3 * 1011 Wasserstoffperoxid-Moleküle, Iodid dagegen nur 800. Biokatalysatoren sind besonders wirksam, da sie die Aktivierungsenergie am stärksten herabsetzen.

Hydrolysen von Kohlehydraten wie Stärke oder Cellulose lassen sich durch Protonen katalysieren. Effektiver sind jedoch auch Enzyme, die Amylasen oder Cellulasen. Im Versuch stellt man fest, dass die enzymatische Spaltung der Stärke durch das Enzym Amylase bei Zimmertemperatur abläuft, während die Säurekatalyse Siedetemperaturen erfordert. Die Amylase senkt also die Aktivierungsenergie kräftig ab.
Gleiches gilt auch für Proteasen (-> Versuch).

Wie die Kenngrößen einer chemischen Reaktion, nämlich

zusammenhängen und durch Katalysatoren beeinflusst werden, beleuchten wir in einer besonderen Webseite für Spezialisten.


Zur Chemie mit Wasserstoffperoxid haben wir eine große Webseitengruppe.


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Letzte Überarbeitung: 01. Oktober 2008, Dagmar Wiechoczek