Reaksiyon Kinetiği, Stoikiometri Kavramı, Volümetrik Araçlar ve Kalibrasyonları, Metabolizma

1. Reaksiyon Kinetiği, Stoikiometri Kavramı, Volümetrik Araçlar ve Kalibrasyonları, Metabolizma Doç.Dr.Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD Aydın 2007

2. REAKSİYON KİNETİĞİ

3. Reaksiyon (tepkime) türleri Gerçekte tüm organik tepkimeler dört sınıftan birine uyar: -Yer değiştirme (substitüsyon) tepkimeleri -Katılma tepkimeleri -Ayrılma tepkimeleri -Çevrilme (yeniden düzenlenme) tepkimeleri

4. Yer değiştirme (substitution) tepkimeleri, doymuş bileşiklere ve aromatik bileşiklere özgü tepkimelerdir. Bir yer değiştirmede, bir grup bir başka grubun yerine geçer.

5. Katılma (addition) tepkimeleri, çoklu bağlı bileşiklere özgü tepkimelerdir. Bir katılmada katılan reaktifin tüm kısımları üründe yer alır; iki molekül bir moleküle dönüşür.

6. Ayrılma (elimination) tepkimeleri, katılmaların tersi tepkimelerdir. Bir ayrılmada bir molekül bir başka küçük molekülün elemanlarını yitirir. Ayrılma tepkimeleri, ikili ve üçlü bağlı bileşiklerin eldesi için önemlidir.

7. Çevrilme tepkimelerinde, molekülü oluşturan kısımlar yeniden düzenlenir.

8. Organik bileşiklerin tepkimeleri daima kovalent bağların kırılma ve oluşmasını içerir. Bir kovalent bağ, temel olarak iki farklı yoldan kırılabilir: -Heterolitik bağ kırılması -Homolitik bağ kırılması

9. Heterolitik bağ kırılmasında, oluşacak parçacıklardan biri bağ elektronlarının her ikisini de alır ve iyonlar oluşur. Bir bağın bir karbon atomuna heterolizi sonucu ya pozitif yüklü bir iyon olan karbokatyon ya da negatif yüklü bir iyon olan karbanyon oluşur.

10. Karbokatyonlar, elektronca eksiktir; değerlik kabuklarında sadece altı elektron bulundururlar; elektron arayan reaktifler olmalarından dolayı elektrofiller olarak tanımlanırlar. Elektrofiller, tepkimelerinde kendilerine kararlı değerlik elektron kabuğu sağlayacak olan ilave elektronlar arayan reaktiflerdir.

11. Karbanyonlar, tepkimelerinde elektron çiftlerini verebilecek, dolayısıyla negatif yüklerini nötrleştirecek proton veya bir başka pozitif merkez ararlar ve nükleofiller olarak tanımlanırlar. Nükleofiller, ortaklanmamış elektron çiftine sahip ve tepkimelerinde proton veya bir başka pozitif merkez arayan reaktiflerdir.

12. Homolitik bağ kırılmasında, oluşacak her bir parçacık bağ elektronlarından birer tane alarak ayrılır ve radikaller oluşur.

13. Tipik olarak homolitik bağ yıkılmasıyla oluşan serbest radikaller, eşleşmemiş tek elektron içeren atom veya atom gruplarıdırlar.

14. Genel olarak biyokimyasal reaksiyonlarda, nükleofiller ile elektrofiller arasındaki etkileşimden kimyasal bağlar oluşur veya mevcut bağlar yıkılarak yenileri oluşturulur.

15. Nükleofilik yer değiştirme tepkimeleri, bir nükleofil ile, ayrıldığında zayıf bazik özellikte bir molekül veya iyon olan bir substitüente sahip substrat arasında gerçekleşir.

16. Alkil halojenürler nükleofil yer değiştirme reaksiyonları için oldukça iyi substrattırlar.

17. İki ana nükleofilik yer değiştirme tepkimesi vardır: SN1(Nükleofilik Substitüsyon 1) SN2(Nükleofilik Sübstitüsyon 2 “iki moleküllü”) Bu tepkimelerde izlenilen yollar birbirinden farklıdır.

18. SN2(Nükleofilik Sübstitüsyon 2 “iki moleküllü”) tepkimesi, toplam ikinci dereceden nükleofilik yer değiştirme tepkimesidir; geçiş hali denilen ve atomların kararsız bir düzenlenmesinin oluşumuyla yürür. (Hughes-Ingold mekanizması)

19. Endergonik tepkime (Go>0) Ekzergonik tepkime (Go<0) SN2 tepkimesi için enerji diyagramları:

20. SN2 tepkimeleri, organik sentezlerde bir fonksiyonel grubu diğerine dönüştürme imkanı verir. Bu işlem, fonksiyonel grup dönüşümü veya fonksiyonel grup değiştirme olarak adlandırılır.

21. SN1(Nükleofilik Substitüsyon 1) tepkimesi, toplam birinci dereceden yer değiştirme tepkimesidir; birden fazla basamaktan meydana gelir. Basamaklardan biri çok yavaş ise, toplam tepkime hızı, esas olarak bu yavaş basamağın hızına eşit olur. Bu yavaş basamak, hız sınırlayıcı veya hız belirleyici basamak olarak adlandırılır.

22. SN1 tepkimesi için enerji diyagramı:

23. Hidroliz, su ile gerçekleşen nükleofilik yer değiştirme reaksiyonudur.

24. Eliminasyon (ayrılma) tepkimelerinde, reaktanın bitişik atomlarından bazı molekül parçaları çıkarılır. Bu ayrılma, bir çoklu bağın oluşumuna yol açar.

25. Eliminasyon (ayrılma) tepkimeleri iki türdür: iki moleküllü E2 tepkimesi bir moleküllü E1 tepkimesi Bunların mekanizmaları da SN2 ve SN1 tepkimelerine benzer.

26. E2 tepkimesi, iki moleküllüdür, bir basamakta yürüyen bir tepkimedir. E2 tepkimesi, her bir reaktana göre birinci dereceden ve toplam ikinci derecedendir.

27. E1 tepkimesi, SN1 tepkimeleri gibi bir moleküllüdür, birden fazla basamaklıdır.

28. Katılma tepkimeleriyle, ikili bağ bulunduran bileşiklerde (doymamış bileşikler) ikili bağın her bir karbon atomuna bir reaktifin kısımları katılır. Bir alkene hidrojen katılması sonucu bir alkan oluşur ki bir alkene hidrojen katılması işlemi bazen indirgenme tepkimesi olarak tanımlanır.

29. Katılma tepkimeleri de elektrofillerle nükleofiller arasında gerçekleşmektedir.

30. Bir katılma tepkimesinde, reaktifin kısımları reaktan molekülüne aynı taraftan katılıyorsa bu tür katılma sin katılma olarak adlandırılır; reaktifin kısımları reaktanın ters taraflarına katılıyorsa anti katılma olarak adlandırılır.

31. İndirgenme-yükseltgenme tepkimeleri, bir organik bileşik için genellikle hidrojen içeriğinin artması veya azalması ile sonuçlanır. Bir organik bileşiğin indirgenmesi, genellikle onun hidrojen içeriğinin artması veya oksijen içeriğinin azalmasıyla ilişkilendirilir. Bir organik bileşiğin yükseltgenmesi, genellikle onun hidrojen içeriğinin azalması veya oksijen içeriğinin artmasıyla ilişkilendirilir.

32. Bir organik bileşiğin indirgenmesiyle, CH bağ sayısı artar veya CO bağ sayısı azalır. Bir organik bileşiğin yükseltgenmesiyle, CH bağ sayısı azalır veya CO bağ sayısı artar.

33. Bir organik bileşiğin yükseltgenmesi, daha genel olarak karbondan daha elektronegatif herhangi bir element içeriğinin arttığı bir tepkime olarak tanımlanabilir. Örneğin hidrojen atomlarının yerine klor atomlarının geçmesi bir yükseltgenmedir.

34. Bir organik bileşik indirgendiğinde bir başka madde yükseltgenir. İndirgenen maddeye yükseltgen (okside edici) denir. Yükseltgenen maddeye indirgen (indirgeyici) denir.

35. Serbest radikal tepkimeleri, genelde başlama, gelişme, sonlanma basamaklarını içeren zincir reaksiyonlar şeklinde gerçekleşirler.

36. Reaksiyon Hızı Kimyasal reaksiyonların hızı, zaman birimi başına (1 dakikada veya 1 saniyede) oluşan ürünün veya ürüne dönüşen substratın miktarıyla ifade edilir.

37. A + B  Ürünler a ve b üsleri, tepkimenin derecesini ifade eder. Kimyasal reaksiyonların hızı, reaksiyona katılan maddelerin konsantrasyonlarıyla orantılıdır ve hız eşitliği diye adlandırılan bir eşitlikle matematiksel olarak ifade edilir.

38. A’ya göre 1. ve B’ye göre 1.dereceden, toplam ikinci dereceden tepkimedir. Reaksiyonun hızı, A’nın ve B’nin konsantrasyonuna bağlıdır. A veya B’nin konsantrasyonu iki katına çıkarılırsa reaksiyonun hızı da iki katına çıkar.

39. A’ya göre 0.ve B’ye göre 2.dereceden, toplam ikinci dereceden tepkimedir. Reaksiyonun hızı A’nın konsantrasyonuna bağlı değil, B’nin konsantrasyonuna bağlıdır. B’nin konsantrasyonu iki katına çıkarılırsa reaksiyonun hızı da iki katına çıkar.

40. A’ya göre 1. ve B’ye göre 0. dereceden, toplam birinci dereceden tepkimedir. Reaksiyonun hızı A’nın konsantrasyonuna bağlı, B’nin konsantrasyonuna bağlı değildir.

41. STOİKİOMETRİ KAVRAMI

42. Stoikiometri, bir kimyasal reaksiyonda reaktanlarla ürünlerin ağırlıkları arasındaki ilişkiyi ifade eder.

44. 3,45 gram alüminyumun HCl ile etkileşmesinden kaç gram AlCl3 elde edilir? 27,0 gram Al 1 mol 3,45 gram Al (1x3,45)/27 mol 2 mol Al ile 2 mol AlCl3 (1x3,45)/27 mol Al ile [(1x3,45)/27]x2/2 mol AlCl3 1 mol AlCl3 133,3 gram [(1x3,45)/27]x2/2 mol AlCl3 [(1x3,45)/27]x133,3=17,0 gram

45. 0.125 M H2SO4 çözeltisinin 35.0 mL’sini nötralize etmek için 0.102 M NaOH çözeltisinden kaç mL gerekir? 1000 mL H2SO40,125 mol 35,0 mL H2SO4(35.0x0,125)/1000 mol 1 mol H2SO4 2 mol NaOH ile nötralize (35,0x0,125)/1000 mol H2SO4 (35,0x0,125x2)/1000 mol NaOH ile nötralize 0,102 mol NaOH 1000 mL (35,0x0,125x2)/1000 mol NaOH  [(35,0x0,125x2)/1000]x1000/0,102=85,8mL

46. VOLÜMETRİK ARAÇLAR VE KALİBRASYONLARI, SANTRİFÜJLER

47. Volümetrik araçlar Hacim ölçüm araçları, sıvı ölçümlerinde kullanılırlar. Ölçü birimi litredir (L).

48. -Pipetler -Büretler -Mezürler (dereceli silindirler) -Balon jojeler Volümetrik araçlardır.

49. Volümetrik araçlarla sıvı ölçümümde dikkat edilecek hususlar: -Damla oluşumu önlenmelidir -Menisküs çizgisine dikkat edilmelidir *Berrak solüsyonların seviyeleri menisküs çizgisinin altından okunur *Civa ölçümünde menisküs çizgisinin üst kısmından okuma yapılmalıdır *Ölçümü yapılan sıvının ısısı kalibrasyonda kullanılan sıvıların ısısıyla aynı olmalıdır.

50. Pipetler Pipetler, Bir solüsyondan belli hacimde sıvı almaya yarayan özel araçlardır. En çok kullanılan pipet çeşitleri: -Cam pipetler: Büllü pipet, Mohr (dereceli pipetler), Sulandırma pipetleri, Serolojik pipetler -Mikropipetler -Semiotomatik pipetler -Dispenserler