Soru:
Nitrosomonas bakterileri, amonyağı (NH₃) nitrite (NO₂⁻) oksitleyerek enerji elde eder. Reaksiyon şu şekildedir:
\[ 2 NH_3 + 3 O_2 \rightarrow 2 NO_2^- + 2 H^+ + 2 H_2O + \text{Enerji} \]
Bu bakteriler, 430 kJ enerji ile 1 mol glikoz sentezleyebilmektedir. Buna göre, 1 mol glikoz sentezi için kaç gram amonyak (NH₃) oksitlenmelidir? (H:1, N:14 g/mol)
Çözüm:
💡 Bu soruda, enerji dengesini kurup gram cinsinden kütleye ulaşacağız.
- ➡️ Adım 1: Glikoz sentezi için gerekli toplam enerjiyi belirleyelim. Soruda 1 mol glikoz sentezi için 430 kJ enerji gerektiği verilmiş.
- ➡️ Adım 2: Kemosentetik reaksiyona bakalım. \( 2 NH_3 + 3 O_2 \rightarrow 2 NO_2^- + 2 H^+ + 2 H_2O + \text{Enerji} \). Bu denklem, 2 mol NH₃'nin oksidasyonundan "x" kJ enerji açığa çıktığını gösteriyor. Ancak enerji miktarı verilmemiş. Denklemin enerji verimliliğini bilmiyoruz. Bu nedenle, genel bir yaklaşımla, reaksiyondan çıkan enerjinin tamamının glikoz sentezinde kullanıldığını varsayıp, 430 kJ enerji üretmek için kaç mol NH₃ gerektiğini bulmamız gerekir. Fakat enerji/denklem oranı verilmediği için, reaksiyon başına enerji çıktısını "E" olarak alıp, 430 kJ enerji için gerekli mol sayısını bulabiliriz. Ancak bu soru, reaksiyon başına enerjinin 430 kJ'den az olduğunu ve bir oran gerektiğini ima ediyor. Bu nedenle, reaksiyon başına enerjiyi "E" kabul edersek, 430 kJ için \( \frac{430}{E} \) reaksiyon gerekir. Her reaksiyonda 2 mol NH₃ kullanıldığına göre, toplam NH₃ molü \( 2 \times \frac{430}{E} \) olur. Enerji değeri verilmediği için soru eksik görünüyor. Bu durumda, reaksiyon başına enerjiyi 1 birim kabul edip, 430 birim enerji için 430 reaksiyon gerekir diyebiliriz. Her reaksiyonda 2 mol NH₃ kullanıldığına göre, toplam \( 430 \times 2 = 860 \) mol NH₃ gerekir.
- ➡️ Adım 3: NH₃'nin mol kütlesi: N + 3H = 14 + 3(1) = 17 g/mol. 860 mol NH₃'nin kütlesi: \( 860 \times 17 = 14620 \) gram.
✅ Sonuç olarak, 1 mol glikoz sentezi için 14620 gram amonyak oksitlenmelidir. (Bu sonuç, reaksiyon başına enerjinin 1 kJ olduğu varsayımına dayanmaktadır. Enerji değeri farklı verilseydi, orantı kurularak hesaplanırdı.)
