Soru:
Nitrit bakterileri (Nitrosomonas), enerji üretmek için amonyağı (\(NH_3\)) nitrite (\(NO_2^-\)) yükseltger. Bu süreçte aşağıdaki yarı tepkime gerçekleşir: \(NH_3 + 1.5 O_2 \rightarrow NO_2^- + H^+ + H_2O\). Bu bakteriler, 180 gram glikoz (\(C_6H_{12}O_6\)) sentezlemek için teorik olarak kaç gram amonyağı (\(NH_3\)) yükseltgemelidir? (H:1, C:12, O:16, N:14)
Çözüm:
🔢 Bu bir stokiyometri problemidir. Önce kemosentezin tam denklemini kurmalı, sonra mol oranlarını kullanarak amonyak miktarını hesaplamalıyız.
- ➡️ 1. Adım: Genel Kemosentez Denklemini Kurma
Organik ürün glikoz (\(C_6H_{12}O_6\)) olduğu için denklemi 6 ile genişletmemiz gerekir. Verilen yarı tepkimeyi 6 ile çarpıp kemosentez denklemini oluşturalım.
\(6NH_3 + 9O_2 \rightarrow 6NO_2^- + 6H^+ + 6H_2O\) (Enerji kaynağı)
Bu enerji ile \(CO_2\) indirgenir: \(6CO_2 + 24H^+ + 24e^- \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6H_2O\)
İki denklemi birleştirip elektron ve \(H^+\) dengelendiğinde, nitrit bakterileri için kemosentez denklemi şu hali alır:
\(6CO_2 + 6NH_3 + 9O_2 \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6NO_2^- + 6H_2O\)
- ➡️ 2. Adım: Mol Kütlelerini Hesaplama
Glikoz (\(C_6H_{12}O_6\)) mol kütlesi = (6x12) + (12x1) + (6x16) = 180 g/mol
Amonyak (\(NH_3\)) mol kütlesi = 14 + (3x1) = 17 g/mol
- ➡️ 3. Adım: Mol Oranını Belirleme
Oluşturduğumuz denkleme göre: \(1\) mol \(C_6H_{12}O_6\) sentezi için \(6\) mol \(NH_3\) gerekir.
- ➡️ 4. Adım: İstenen Glikoz Miktarını Mole Çevirme
180 gram glikoz tam olarak \(180 g / 180 g/mol = 1\) mol glikoza eşittir.
- ➡️ 5. Adım: Gereken Amonyak Miktarını Hesaplama
1 mol glikoz için 6 mol \(NH_3\) gerekiyorsa,
Gerekli \(NH_3\) kütlesi = \(6 mol \times 17 g/mol = 102\) gram
✅ Sonuç olarak, 180 gram glikoz sentezlemek için nitrit bakterilerinin 102 gram amonyağı yükseltgemesi gerekir.
