VO Organische Chemie in der molekularen Biologie I
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<strong>VO</strong> <strong>Organische</strong> <strong>Chemie</strong> I 8. Alkane<br />
• G < 0: exergonischer o<strong>der</strong> exergoner Vorgang (griech. ergon = Arbeit) d.h. Arbeit kann<br />
freigesetzt werden (z.B. Batterie, Akku), Vorgang läuft spontan-freiwillig ab<br />
• G = 0: Gleichgewicht liegt vor; daraus lassen sich sämtliche Gleichgewichtsgesetze wie<br />
z.B. das berühmte Massenwirkungsgesetz theoretisch ableiten<br />
• G > 0: en<strong>der</strong>gonischer o<strong>der</strong> en<strong>der</strong>goner Vorgang d.h. Arbeit muss h<strong>in</strong>e<strong>in</strong>gesteckt<br />
werden, Vorgang muss durch Energiezufuhr erzwungen werden (z.B. Photosynthese)<br />
G ist also abhängig von H und von S bzw. von <strong>der</strong> Zunahme <strong>der</strong> Entropie (weil <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
Gleichung vor S e<strong>in</strong> negatives Vorzeichen steht) d.h. exergonisch s<strong>in</strong>d alle Vorgänge, bei<br />
denen H sehr negativ ist (z.B. Verbrennung) o<strong>der</strong> die bei sehr hoher Temperatur ablaufen ,<br />
(S dadurch sehr groß).<br />
Zurück zu den Octanisomeren:<br />
Der Fp ist jene Temperatur, bei <strong>der</strong> <strong>der</strong> feste und <strong>der</strong> flüssige Aggregatszustand im<br />
Gleichgewicht stehen, daher<br />
G = Gflüssig – Gfest = 0<br />
G = (Hflüssig – Hfest) – T . (Sflüssig – Sfest) = 0<br />
Hflüssig – Hfest = HS (Schmelzenthalpie, Schmelzwärme)<br />
Sflüssig – Sfest = SS (Schmelzentropie)<br />
Für die Temperatur des Schmelzpunkts TS erhält man<br />
- 29 -<br />
H<br />
T = (<strong>in</strong> Kelv<strong>in</strong>).<br />
S<br />
S SS<br />
Wie man aus obiger Gleichung sieht, ist TS <strong>in</strong>direkt proportional zu SS, es gilt also: Je<br />
kle<strong>in</strong>er die Schmelzentropie ist, desto höher muss <strong>der</strong> Schmelzpunkt se<strong>in</strong>.<br />
Auf die Isomeren des Octans bezogen:<br />
n-Octan liegt im festen Zustand <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Kristallgitter vor, wobei die Zickzackketten parallel<br />
zue<strong>in</strong>an<strong>der</strong> angeordnet s<strong>in</strong>d. Beim Erhitzen wird dieses Kristallgitter zerstört, die Verb<strong>in</strong>dung<br />
kann im flüssigen Zustand Konformeren annehmen. Daher gibt es beim Schmelzen plötzlich<br />
e<strong>in</strong>e hohe Zunahme <strong>der</strong> Entropie => SS ist groß => niedriger Fp.<br />
2,2,3,3-Tetramethylbutan ist im fester Form h<strong>in</strong>gegen lediglich weniger frei beweglich,<br />
Konformationen können sich ohne Weiteres bilden (Kugelform!). Die Entropiezunahme beim<br />
Schmelzen ist also sehr kle<strong>in</strong> (ergibt sich nur durch die Zunahme <strong>der</strong> freien Beweglichkeit)<br />
=> SS ist kle<strong>in</strong> => auffallend hoher Fp. Da Fp und Kp nahe beie<strong>in</strong>an<strong>der</strong> liegen, neigt die<br />
Verb<strong>in</strong>dung zu Sublimation (vgl. CO2-Sublimation bei –78 °C).
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