Etwas Stöchiometrie:
Auch bei komplizierten Katalysereaktionen rechnet sich der Katalysator heraus

Experimente:
Versuch: Blue Bottle (Blaues Wunder)


Methylenblau katalysiert die Oxidation von Glucose durch Luftsauerstoff. Es handelt sich dabei um zwei Redoxreaktionen, die durch den Katalyse-Kreisprozess gekoppelt sind.
Rechnet man diese Reaktionen einzeln durch und addiert man sie dann, so entfällt bei der Gesamtreaktionsgleichung der Katalysator. Das ist ein stöchiometrisch begründeter Hinweis darauf, dass Katalysatoren unverändert aus der Reaktion, die sie katalysieren, hervorgehen.

Vorneweg ein Hinweis: Bei der Formulierung der folgenden Reaktionsgleichungen wird nur die Bildung von Gluconsäure berücksichtigt. Dazu kommt noch die Zersetzung des gesamten Glucosemoleküls.

1. Redoxreaktion

Der Sauerstoff, den die Glucose bei ihrer Oxidation einbaut, stammt also redoxneutral aus dem Wasser und nicht aus der Luft. Das Wasser wird an die Carbonylgruppe addiert. Die Oxidation des Addukts der Glucose läuft anschließend über Wasserstoffabspaltung. Das ist für viele biochemische Oxidationen typisch.
Da es sich um Gleichgewichte handelt, entfernt man zur Gleichgewichtsverschiebung die Protonen. Das erreicht man durch alkalisches Milieu, was wir aus Vereinfachungsgründen bei der Formulierung der Gleichungen aber nicht berücksichtigen.

2. Redoxreaktion

Gesamtreaktion
Nun addieren wir die beiden Gleichungen der Redoxreaktionen.

R-CHO + H2O + Mb+ + MbH + H+ + ½ O2 ———> R-COOH + MbH + H+ + Mb+ + H2O

Daraus folgt mit den Regeln der Algebra:

R-CHO + ½ O2 ———> R-COOH

Wie wir sehen, taucht der Katalysator in der Gesamtbilanz nicht mehr auf.


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Letzte Überarbeitung: 26. Mai 2014, Dagmar Wiechoczek