Benutzer:Moritz37/Sandbox

Oxidationswasser im Energiestoffwechsel

Beispiel Glucoseabbau (Dissimilation)

Sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen ist Glucose (Traubenzucker) der wichtigste Energielieferant des Zellstoffwechsels. Er wird den Zellen des Menschen als Blutzucker zur Verfügung gestellt. Bei vollständigem oxidativen Abbau gilt dann die bekannte Nettogleichung der Atmung (Dissimilation):

$\mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}+6\ O_{2}\longrightarrow 6\ CO_{2}+6\ H_{2}O}$

Glucose reagiert mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Ausgehend von einer molaren Masse der Glucose von 180,16 g·mol⁻¹ und einer molaren Masse des Wassers 18,02 g·mol⁻¹ lässt sich das Gewicht der Glucose bzw. des Wassers wie folgt berechnen:

$\mathrm {1\ mol\ C_{6}H_{12}O_{6}=1\ mol\cdot 180{,}16\,{\frac {\mathrm {g} }{\mathrm {mol} }}=180{,}16\ g}$

$\mathrm {6\ mol\ H_{2}O=6\ mol\cdot 18{,}02\,{\frac {\mathrm {g} }{\mathrm {mol} }}=108{,}12\ g}$

$\mathrm {6\ mol\ H_{2}O=6\cdot 18{,}02\ g=108{,}12\ g}$

$\mathrm {1\ mol\ C_{6}H_{12}O_{6}=1\cdot 180{,}16\ g=180{,}16\ g}$

Der Abbau von 1 mol Glucose = 180 g führt demnach zur Bildung von 6 mol Wasser = 6·18 g = 108 g Wasser.

Pro Gramm abgebauter Glucose entsteht danach 108 g/180 g = 0,6 g Wasser also etwa 0,6 ml.

$\mathrm {{\frac {108{,}12\ g}{180{,}16\ g}}=0{,}6\ g}$

Beispiel Fettabbau

Fette (chemisch Triglyceride) sind bei Pflanzen sehr verbreitete Reservestoffe in Früchten, Samen und anderen Pflanzenteilen. Tiere und Menschen speichern Energiereserven in Fettgeweben. Zur Vereinfachung wird in der Beispielrechnung Fett mit reinem Tripalmitin gleichgesetzt. Wird dieses Fett mobilisiert und vollständig oxidativ abgebaut, dann gilt folgende Nettogleichung:

$\mathrm {2\ C_{51}H_{98}O_{6}+145\ O_{2}\longrightarrow 102\ CO_{2}+98\ H_{2}O}$

Tripalmitin reagiert mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Also: 2 mol Tripalmitin = 2·807,35 g = 1614,7 g ergeben beim vollständigen Abbau 98 mol Wasser = 98·18 g = 1764 g = 1,7 Liter.

Pro Gramm Fett entsteht also 1764 g/1614,7 g = 1,092 g = ca. 1,1 ml flüssiges Oxidationswasser

Oxidationswasser bei der Verbrennung fossiler Energieträger

Erdöl und Erdgas besteht überwiegend aus wasserstoffhaltigen Verbindungen. Bei deren vollständiger Verbrennung entsteht neben Kohlenstoffdioxid sehr viel Oxidationswasser. Steinkohle enthält dagegen kaum Wasserstoffverbindungen, deshalb entsteht nur wenig Wasser – aber umso mehr Kohlenstoffdioxid. Als Beispiel soll hier abgeschätzt werden, wie viel Wasser bei der Verbrennung von einem Liter Benzin neu entsteht. Benzin wird dafür vereinfachend als reines Octan (114 g·mol⁻¹) mit der Dichte 0,703 g·cm⁻³ angenommen.

Daraus ergibt sich die Reaktionsgleichung:

$\mathrm {2\ C_{8}H_{18}+25\ O_{2}\longrightarrow 16\ CO_{2}+18\ H_{2}O}$

Octan reagiert mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Aus 2 mol Octan = 2·114 g = 228 g entsteht also 18 mol Wasser = (18·18 g) = 324 g.

Die Verbrennung von 1 Liter Octan = 703 g/114 g = 6,1634 mol verursacht die Entstehung von (6,1634·18 mol)/2 = 998 g Wasser, also 1 Liter flüssiges Wasser. Über den dabei entstehenden Ausstoß an Kohlenstoffdioxid wird wegen dessen Klimawirksamkeit viel diskutiert (Treibhauseffekt). Dagegen ist der Einfluss des gleichzeitig gebildeten Wassers auf das Weltklima umstritten oder ungeklärt. Unstrittig ist dagegen, dass Wasser ein besonders wirksames Treibhausgas darstellt, weit wirksamer als Kohlenstoffdioxid. Da der Gehalt der Luft an Wasserdampf (Relative Luftfeuchtigkeit) jedoch von Temperatur und Luftdruck abhängt, wechselt der Wassergehalt der Luft stark und das neu gebildete Wasser wird in den Wasserkreislauf einbezogen. Andererseits nimmt die Luft bei steigenden Durchschnittstemperaturen zunehmend mehr Wasserdampf auf, was zu einer positiven Rückkopplung des anthropogenen Treibhauseffektes führen kann (Run-away-Effekt). Diskutiert wird dabei, inwieweit die zu erwartende verstärkte Wolkenbildung diesem Einfluss entgegenarbeiten kann.