Soru:
Hidrotermal bacalarda yaşayan bazı bakteriler, enerji elde etmek için hidrojen sülfürü (\(H_2S\)) oksitleyerek kükürt (\(S\)) veya sülfat (\(SO_4^{2-}\)) oluşturur. Bu kemosentetik süreçte, bakteriler aşağıdaki genel reaksiyonu kullanır:
\[ CO_2 + H_2S + O_2 + H_2O \rightarrow [CH_2O] + H_2SO_4 \]
Bu reaksiyonda, 34 gram \(H_2S\) tamamen tüketildiğinde, teorik olarak kaç gram glikoz (\(C_6H_{12}O_6\)) benzeri organik madde (\([CH_2O]\)) sentezlenebilir? (H: 1, C: 12, O: 16, S: 32 g/mol)
Çözüm:
💡 Bu bir stokiyometri problemidir. Reaksiyon denklemini ve mol kütlelerini kullanacağız.
- ➡️ Adım 1: Reaksiyonu organik madde üretimi açısından denkleştirelim. Organik maddeyi temsilen glikoz (\(C_6H_{12}O_6\)) kullanacağız. Glikozun yapı taşı (\(CH_2O\))'dur. 6 tane (\(CH_2O\)) birleşerek 1 glikoz oluşturur: \( 6[CH_2O] \rightarrow C_6H_{12}O_6 \). Reaksiyonu 6 ile çarparsak:
\[ 6CO_2 + 6H_2S + 6O_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6H_2SO_4 \]
- ➡️ Adım 2: \(H_2S\) ve \(C_6H_{12}O_6\) arasındaki mol oranını bulalım. Denkleme göre 6 mol \(H_2S\), 1 mol \(C_6H_{12}O_6\) üretir.
- ➡️ Adım 3: Verilen 34 gram \(H_2S\)'nin mol sayısını bulalım.
\(H_2S\)'nin mol kütlesi = (2x1) + 32 = 34 g/mol.
Mol sayısı = \( \frac{34 \text{ g}}{34 \text{ g/mol}} = 1 \text{ mol} \).
- ➡️ Adım 4: Mol oranını kullanarak üretilen glikoz miktarını bulalım.
6 mol \(H_2S\) → 1 mol \(C_6H_{12}O_6\) ise,
1 mol \(H_2S\) → \( \frac{1}{6} \) mol \(C_6H_{12}O_6\) üretir.
- ➡️ Adım 5: \( \frac{1}{6} \) mol glikozun kütlesini hesaplayalım.
Glikozun mol kütlesi = (6x12) + (12x1) + (6x16) = 180 g/mol.
Kütle = \( \frac{1}{6} \text{ mol} \times 180 \text{ g/mol} = 30 \text{ g} \).
✅ Sonuç: 34 gram \(H_2S\)'den 30 gram glikoz sentezlenebilir.
