Bildung von H2O aus O und zwei Protonen?

Question

Aufgabe:

wie kann aus einem Sauerstoffatom und zwei Protonen Wasser entstehen? Denn dazu muss Sauerstoff ja mit Wasserstoff reagieren, aber wie kann ein Proton (ein positives Teilchen) einfach "herrenlos" herumschwirren und an Sauerstoff binden und somit Wasser bilden?

Das einzige, was ich mir vorstellen kann, ist dass mit Proton ein Element mit nur einem Proton gemeint ist (also Wasserstoff H). Dann ergeben ja O und H zusammen H2O, also Wasser. Also in dem Sinne wäre "Proton" ein Synonym für "Wasserstoff".

Ist das richtig?

Danke!

Problem/Ansatz:

Answer 1

Salut,

Bildung von H2O aus O und zwei Protonen.

Hier geht es sicherlich um Vorgänge in der Atmungskette.

Du hast ja die beiden Coenzyme NADH+H⁺ und FADH₂ durch die Glykolyse oder im Citratzyklus erhalten. Sie bestehen bekannterweise nicht nur aus Elektronen, sondern auch aus 2 Protonen (H⁺). Bei der Spaltung bzw. Oxidation werden nun Elektronen abgegeben und Protonen freigesetzt. Elektronen durchlaufen desweiteren eine Elektronentransportkette, wobei deren Energie  zum Hineinpumpen der Protonen in den Innenmembranraum benötigt wird. Das bedeutet also, dass Elektronen und Protonen zwar voneinander getrennt werden, der Transport der Teilchen aber miteinander gekoppelt ist.

Hier mache ich einen Schnitt, denn es geht ja in deiner Frage nicht um den konkreten Ablauf der Atmungskette.

Kurzum, am Ende des Prozesses gelangen die Protonen durch den ATP - Synthase - Kanal wieder zurück in den Matrixraum und synthetisieren durch ihre Energie ATP.

Desweiteren sorgen diese Protonen zusammen mit den aus Multienzymkomplex 4 herausgeströmten Elektronen dafür, dass der eingeatmete Sauerstoff eben zu Wasser verbunden werden kann. Wichtig ist hierbei, dass erst durch eine Elektronenübertragung auf den Sauerstoff dieser "bindungswillig" wird und eine Entstehung von H₂O erfolgen kann

Die diesbezügliche Reaktionsgleichung sähe also folgendermaßen aus:

2 H⁺  +  2e^-  +  1/2 O₂   →   H₂O

Schöne Grüße :)

Comments

Ok, danke. Aber wenn Sauerstoff zwei Elektronen aufnimmt, ist die Schale voll. Wie kann es dann mit Sauerstoff reagieren?

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Aber wenn Sauerstoff zwei Elektronen aufnimmt, ist die Schale voll.

Okay, dann noch etwas einfacher:

Im letzten Schritt der Atmungskette geht die Reduktion des starken Elektronenakzeptors Sauerstoff vonstatten. (Reduktion ist also eine Aufnahme von Elektronen.)

1/2 O₂  +  2e^-   →   O^2- 

So, und dieses negativ geladene Sauerstoff - Ion O^2- reagiert mit zwei Protonen zu Wasser. (Ladungsausgleich !)

O^2-  +  2 H⁺   →   H₂O

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Danke, aber warum ergeben zwei Protonen zu O2- dann H2O? Es sind ja keine Wasserstoffmoleküle, sondern Protonen.

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Hast du wirklich meinen letzten Kommentar gelesen ?

Hmmm.....vielleicht ist dir der dortige Mechanismus der Ladungen nicht bekannt.

Aber ich versuche es nochmal:

1/2 O₂  nimmt 2 Elektronen auf und wird dadurch zweifach negativ geladen → O^2-.  (Negative Ladung bedeutet Elektronenüberschuss).

Dieses O^2- - Ion paart sich mit 2 Protonen (H⁺), die jeweils eine einfach positive Ladung tragen → 2 H⁺.  ( Positive Ladung bedeutet Elektronenmangel).

Daraus folgt:

2 H⁺   +   O^2-   →   H₂O

Ladungen: 2 * (+1) + 1 * (-2) = 0

Du siehst also, dass sich die gegensätzlichen Ladungen aufgehoben haben, die Gesamtladung somit Null ergibt

Zurück bleibt ein ungeladenes oder neutrales Wasserstoff Molekül H₂, das mit dem Sauerstoff zu Wasser reagieren kann.

Folgende Kompaktschreibweise bringt alles auf einen Punkt:

2 H⁺  +  2e^-  (= H₂)  +  1/2 O₂  →  H₂O

Es sind ja keine Wasserstoffmoleküle, sondern Protonen.

Es waren zunächst zwei positiv geladene Protonen (2 H⁺), deren Ladung aber durch die 2e^-  des Sauerstoffs (O^2-) ausgeglichen wurde. 

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Vielen Dank für die ausführliche Antwort, aber das habe ich sehr wohl verstanden. Ich glaube du hast meine Frage einfach falsch verstanden, nicht so wie ich es meinte. Das liegt aber daran, dass ich anscheinend falsch liege :)

Also: Ich dachte ein Proton ist das Gegenstück zum Elektron und Bestandteil eines ganzen Atoms. Ich verstehe nicht wieso alle Proton mit "H" gleichsetzen, was ja für Wasserstoff steht. Ist das so, weil Wasserstoff das einzige Atom mit nur einem Elektron ist?

Danke!

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wie kann aus einem Sauerstoffatom und zwei Protonen Wasser entstehen?

Diese deine Frage habe ich nun mehrfach ausführlich beantwortet.

Ich verstehe nicht wieso alle Proton mit "H" gleichsetzen, was ja für Wasserstoff steht.

Nicht alle tun das. Unter "H" versteht man zunächst ein nach außen hin elektrisch neutrales Wasserstoffatom, mit einem Proton im Kern und einem Elektron in der Hülle. Gleichwohl ist es aber auch legitim, unter "H" ein Proton, ein einfach positiv geladenes Teilchen (H⁺) zu sehen, das also bereits sein einziges Elektron abgegeben hat.

Insofern kann man deine Frage

Ist das so, weil Wasserstoff das einzige Atom mit nur einem Elektron ist?

mit "Ja" beantworten.