Soru:
Demir bakterileri, enerji elde etmek için demir(II) iyonunu (\(Fe^{2+}\)) demir(III) iyonuna (\(Fe^{3+}\)) yükseltger. Bu süreçte karbondioksiti (\(CO_2\)) organik maddeye dönüştürürler. Su (\(H_2O\)) ve hidrojen iyonu (\(H^+\)) da tepkimeye girdiğine göre, 1 mol \(CO_2\)'yi indirgemek için gereken kemosentez denklemini yazınız.
Çözüm:
🧠 Burada hidrojen donörü, suyun ve hidrojen iyonunun bir fonksiyonu olarak düşünülebilir. Enerji, \(Fe^{2+}\)'nin \(Fe^{3+}\)'e yükseltgenmesinden sağlanır.
- ➡️ 1. Adım: Genel kemosentez denklemini hatırlayalım: \( CO_2 + 2H_2A + Enerji \rightarrow (CH_2O) + 2A + H_2O \). Bizden 1 mol \(CO_2\) için denklem isteniyor, yani organik ürünümüz \((CH_2O)\) olacak.
- ➡️ 2. Adım: \(H_2A\) bileşiğimiz, \(Fe^{2+}\)'nin yükseltgenme reaksiyonunu içermelidir. \(Fe^{2+}\) bir elektron vererek \(Fe^{3+}\)'e dönüşür (\(Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^-\)). Bir \(CO_2\)'yi indirgemek için 4 elektron gereklidir. Bu nedenle 4 mol \(Fe^{2+}\) kullanılır.
- ➡️ 3. Adım: Elektron dengesini sağlamak ve reaksiyonu tamamlamak için ortamdaki \(H^+\) ve \(H_2O\)'yu kullanırız. Tepkimenin denk hale getirilmiş hali şöyledir: \( CO_2 + 4Fe^{2+} + 4H^+ + H_2O \rightarrow (CH_2O) + 4Fe^{3+} + 2H_2O \)
- ➡️ 4. Adım: Denklemi sadeleştirelim. Her iki tarafta da \(H_2O\) var. Sağ taraftaki \(2H_2O\)'dan bir tanesi sol taraftakini götürür. Son denklem: \( CO_2 + 4Fe^{2+} + 4H^+ + H_2O \rightarrow (CH_2O) + 4Fe^{3+} + H_2O \) şeklinde de yazılabilir, ancak net su üretimi/ tüketimi olmadığını göstermek için \(H_2O\)'lar sadeleştirilir. Nihai denklem: \( CO_2 + 4Fe^{2+} + 4H^+ \rightarrow (CH_2O) + 4Fe^{3+} + H_2O \)
✅ Sonuç olarak, 1 mol \(CO_2\)'nin indirgendiği demir bakterisi kemosentez denklemi: \( CO_2 + 4Fe^{2+} + 4H^+ \rightarrow (CH_2O) + 4Fe^{3+} + H_2O \) şeklindedir.
