Moin,

das Redoxsystem dazu sieht folgendermaßen aus:

Oxidationsteilgleichung: Fe → Fe²⁺ + 2 e^–
Reduktionsteilgleichung: 2 H₃O⁺ → 2 H₂O + H₂↑
-----------------------------------------------------------------------------------
Redoxgleichung: Fe + 2 H₃O⁺ → Fe²⁺ + 2 H₂O + H₂↑

Der Eisennagel und die Kupfermünze tauchen in die Kartoffel ein. In der Kartoffel gibt es auch flüssigen Kartoffelsaft. Dieser Saft enthält Ionen und stellt deshalb einen Elektrolyten dar. Unter anderem sind dort auch Oxoniumionen (H₃O⁺) vorhanden. Die ungeladenen Eisenatome des Eisennagels (Fe) geben leichter Elektronen ab als die Atome an der Kupfermünze. Darum gehen die Eisenatome als zweifach positiv geladene Eisenkationen (Fe²⁺) in den Elektrolyten über (Oxidationsteilgleichung) und lassen dabei jeweils zwei Elektronen im Nagel zurück.
Diese Elektronen wandern über die Verbindungskabel zur Kupfermünze, die sich dadurch negativ auflädt.
Die Elektronen werden dann von der Kupfermünze an die Oxoniumionen in der Elektrolytlösung abgegeben (Reduktionsteilgleichung). Dadurch entsteht elementarer Wasserstoff (H₂) unter Zurücklassen der Wassermoleküle (H₂O).

LG von der Waterkant

Moin,

Isomere sind Moleküle, bei denen zwar die gleichen Atome in gleicher Anzahl vorkommen, aber bei denen die Atome in unterschiedlicher Weise miteinander verknüpft sind. Kurz gesagt: gleiche Summenformel, aber unterschiedliche Strukturformeln.

Mit den unterschiedlichen Strukturformeln gehen auch verschiedene Eigenschaften einher. Mit anderen Worten: Strukturisomere sind reale Stoffe mit verschiedenen Eigenschaften.

Bei deinem Beispiel hast du es mit drei Stoffen zu tun, in denen jeweils 1 x H, 1 x O, 1 x C und 1 x N vorkommen.

Diese Atome können nun folgendermaßen angeordnet sein:

Cyansäure:
N≡C–O–H

Das N ist über eine Dreifachbindung mit dem C verbunden, an das dann noch über eine Einfachbindung das O gebunden ist, das wiederum noch über eine weitere Einfachbindung mit dem H verbunden ist.

Isocyansäure:
O=C=N–H

Das O ist über eine Doppelbindung an das C gebunden, das wiederum über eine weitere Doppelbindung mit dem N verbunden ist, von dem dann noch eine Einfachbindung zum H führt.

Da in beiden Molekülen die gleichen Atomsorten vorkommen, aber die Art, wie sie miteinander verbunden sind, unterschiedlich ist, handelt es sich um Isomerie.

Bei einer Mesomerie gibt es dagegen Grenzstrukturen. Das bedeutet, dass die dargestellten Moleküle Extremfälle der Bindungsverhältnisse zeigen, die in der Realität so eigentlich nicht der Wahrheit entsprechen.
Da gibt es die hübsche Geschichte, um das klarzumachen: Als Leute im Mittelalter aus Afrika zurück kamen, da berichteten sie, dass sie dort Tiere gesehen hätten, die ein Horn am Kopf und eine gepanzerte Haut hatten (sie hatten ein Nashorn gesehen). Als die staunenden Zuhörenden sich das nicht vorstellen konnten, da beschrieben die Reisenden das Tier als Mischung aus Einhorn (Horn am Kopf) und Drachen (gepanzerte Haut). Das konnten sich die Leute vorstellen.
Obwohl niemand von ihnen jemals die nicht existenten Fabelwesen Einhorn oder Drache gesehen hatte, wussten alle, was gemeint war, wenn es um das einzig reale Nashorn ging.

Einhorn und Drache sind also vergleichbar mit mesomeren Grenzstrukturen. Sie sind eigentlich nicht existent, helfen aber die Realität (das Nashorn bzw. die tatsächlichen Bindungsverhältnisse) zu beschreiben.

Und so kommen wir zu einem weiteren Isomer in der Reihe, der...

Knallsäure:
[^–O–⁺N≡C–H ↔ ^–O–N=C⁺–H]*

* Die Ladungen sollen eingekreist sein = Formalladung

Hier ist ein O-Atom über eine Einfachbindung mit einem N-Atom verbunden, das wiederum mit einem C-Atom verbunden ist, an dem schließlich noch ein H-Atom wieder über eine Einfachbindung gebunden ist.

Auch hier ist die Summenformel gleich zu den Beispielen oben (CHNO). Das bedeutet, dass alle drei Substanzen (Cyansäure, Isocyansäure und Knallsäure) zueinander isomer sind.

Aber bei der Knallsäure kannst du auch noch das Phänomen der Mesomerie sehen. In einer der Grenzstrukturen ist zwischen dem N und dem C eine Dreifachbindung zu sehen. Hier hat der Sauerstoff eine negative und der Stickstoff eine positive Formalladung.
Aber dann gibt es auch noch die Möglichkeit, dass sich der Stickstoff sein freies Elektronenpaar zurück holt, wodurch nun nur noch eine Doppelbindung zwischen N und C vorliegt. Das bedeutet, dass der Kohlenstoff hier nur noch dreibindig wäre, so dass nun er die positive Formalladung hat.

Beide Grenzstrukturen sind nicht real. Die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen. Der Stickstoff und der Kohlenstoff „teilen die positive Formalladung unter sich auf”.

Bei einer (Struktur-)Isomerie kommen in den Molekülen die gleichen Atome in gleicher Anzahl vor, aber sie sind in verschiedener Weise miteinander verknüpft.

Bei einer Mesomerie sind die vorkommenden Atome zwar immer am gleichen Platz, aber vorhandene Mehrfachbindungen (und gegebenenfalls Formalladungen) sind verschieden verteilt.

Isomere sind real existierende Molekülstrukturen.
Mesomere sind nicht real existierende Grenzstrukturen.

Alles klarer jetzt?

LG von der Waterkant

Moin,

weil es gegen den Uhrzeigersinn

5-Ethyl-3-methylcyclohexen

ist, während es im Uhrzeigersinn gesehen

4-Ethyl-6-methylcyclohexen wäre.

Die Positionszahlen (3 / 5) sind kleiner als (4 / 6) und somit zu bevorzugen.

Das 5-Ethyl wird vor dem 3-Methyl genannt, weil E alphabetisch vor M kommt.

LG von der Waterkant

Moin,

Hex-1-en (oder 1-Hexen) also. Das sähe dann so aus:

Wozu brauchst du das denn in der 9. Klasse?

LG von der Waterkant

Moin,

das ist kompliziert...

Bei einer Säure-Base-Reaktion nach Brønsted-Lowry kommt es immer auf die konkreten Teilchen an, die miteinander interagieren.

Du kannst also nicht pauschal sagen, dass ein Ammoniakmolekül (NH₃) immer eine Base ist. Es kommt auf den Reaktionspartner an.

In der Autoprotolyse von Ammoniak fungiert beispielsweise ein Ammoniakmolekül als Säure, ein anderes als Base...

Hinzu kommt aber noch die Elektronenaffinität, also wie sehr ein Atomrumpf an Elektronen (bzw. an Elektronenpaaren) hängt.

Reaktionspartner und Elektronenaffinität und Ladung zusammen bestimmen dann, wann Protonen angelagert werden und wann eher nicht.

Um das vorherzusagen, brauchst du entweder einige Erfahrung oder Werte in ganz konkreten Situationen.

LG von der Waterkant

Moin,

die Aufgabe ist ziemlich schlecht formuliert, weil die kleinsten Teilchen von Atomen Elementarteilchen sind (Quarks und Co.). Und di zu skizzieren wäre extrem schwer.

Aber es sind wohl die Atombausteine Elektron, Proton und Neutron gemeint sowie der Zusammenhalt der Magnesium-Atomrümpfe über ein Elektronengas...

Das sollte dann etwa so aussehen:

Jeder Magnesium-Atomrumpf hat einen Atomkern, der aus 12 Protonen (Plusladungen) und 12 Neutronen (ohne Ladung) besteht. Deshalb kannst du das auch als Kreis mit einer „12+” darstellen.
Um diesen Atomkern herum gibt es noch die Elektronenhülle. Sie wird beim Magnesium-Atomrumpf aus zwei Hauptenergieniveaus gebildet (K- und L-Schale; schwarze Kreise um den Kern).
In diesen beiden Hauptenergieniveaus befinden sich insgesamt 10 Elektronen (Minusladungen; orangefarbene Kreise), zwei im inneren Hauptenergieniveau und acht im äußeren.
Damit fehlen pro Magnesiumatom eigentlich noch jeweils zwei Elektronen, denn ein Magnesiumatom ist ungeladen, aber in der bisherigen Beschreibung stehen den 12 Protonen (Plusladungen) im Kern nur 10 Elektronen (Minusladungen) in den Atomrumpfhüllen gegenüber. Darum sind die Magnesiumatomrümpfe in dieser Modelldarstellung auch zweifach positiv geladen (Mg²⁺).
Die zwei „fehlenden” Elektronen pro Atomrumpf befinden sich als als negativ geladene „Wolke” (Elektronengas; gelber Hintergrund im Bild) zwischen den Atomrümpfen und halten die positiv geladenen Atomrümpfe zusammen.

Alles klar?

LG von der Waterkant

Moin,

also wenn man den von dir gegebenen Namen zeichnet, sieht das etwa so aus:

Das Problem ist aber, dass dann nicht das Pentan die längste Kette ist (rot umrandet), sondern es gäbe eine längere Kohlenstoffkette (grün umrandet), die insgesamt zwölf C-Atome umfasst.

Darum wäre als bevorzugter IUPAC-Name

6-Ethyl-7,7-dimethyldodecan

anzugeben, weil du als längste unverzweigte Kette 12 C-Atome hast (-dodecan), wobei an C6 ein Ethylrest (–CH₂–CH₃) und an C7 zwei Methylreste (–CH₃) abzweigen.

LG von der Waterkant

Moin,

omG, da gibt es so vieles! Ein kleiner Auszug von Musikrichtungen, die ich öfter höre:

Rock / Pop:
The Sparks, Queen, Madness, Adriano Celentano, Gianna Nannini

Funk:
Parliament

Jazz:
Thelonious Monk, Miles Davis, Charlie Parker, Benny Goodman

Klassik:
Mahler (Symphonien), Schostakowitsch, Madetoja, Kalinnikow, Rimsky-Korsakow

Aber wenn ich nur einen nennen dürfte, dann zitiere ich mal Siné:

»Ich könnte nicht mit jemandem befreundet sein, der [Thelonious] Monk nicht mag.«

LG von der Waterkant

Moin,

nee, das ist nicht dasselbe. Nicht einmal das gleiche!

Die Aminosäuresequenz betrifft die Primärstruktur von Peptiden, also die Reihenfolge, in der Aminosäuren miteinander verknüpft sind.

Die Nukleotidsequenz bezieht sich dagegen auf die Nukleotide in einem DNA- oder RNA-Strang, also auf die Reihenfolge, in der die Basen der Nukleotide aufeinander folgen.

Aminosäuren sind organische Moleküle, die sowohl über mindestens eine basische Aminogruppe (–NH₂) und mindestens eine saure Carboxygruppe (–COOH) verfügen. Wenn sie aneinander gebunden werden, entstehen Amidbindungen (= Peptidbindungen).

Nukleotide bestehen dagegen aus einer Pyrimidinbase (Cytosin, Thymin oder Uracil) bzw. einer Purinbase (Adenin oder Guanin) sowie einer Phosphatgruppe (PO₄^3–), die jeweils an eine Pentose (Ribose oder Desoxyribose) gebunden sind.
Die Basen sind N-glycosidisch an das C1'-Kohlenstoffatom der Pentose gebunden, während die Phosphatgruppe an das C5'-Atom der Pentose über eine Esterbindung verknüpft ist.

Nun sag selbst: das kann unmöglich das gleiche sein.

Auch die jeweilige Strukturaufklärung verläuft über verschiedene Analyseverfahren.

Wo du natürlich recht hast, ist, dass es einen Zusammenhang zwischen einer Nukleotidsequenz einer DNA bzw. RNA und einer Aminosäuresequenz in einem Polypeptid gibt. Aber das heißt doch nicht, dass die Nukleotidsequenz einer Nukleinsäure und die Aminosäuresequenz eines Polypeptids das gleiche ist.

Du denkst doch auch nicht, dass der binäre Code (0 oder 1) deines Computers das gleiche wie ein bedrucktes Blatt Papier ist, nur weil aus dem binären Code Anweisungen an den Drucker zum Ausdruck bestimmter Satzzeichen gemacht werden, oder doch?

Das eine hat mit dem anderen zu tun, ist aber nicht das gleiche...

LG von der Waterkant

Moin,

die aufgezählten Stoffe lösen sich in Wasser. Die Säuren (HI bzw. ) reagieren dabei jeweils mit dem Wasser und übertragen Protonen () auf Wassermoleküle, wodurch wasserlösliche Oxoniumionen () und diverse Säurerest-Anionen entstehen.

Iodwasserstoff (HI) hat dabei pro Molekül nur ein gebundenes Wasserstoffatom. Deshalb kann es auch nur dieses eine Wasserstoffatom in Form eines Protons abspalten. Man sagt dann auch, dass Iodwasserstoff einprotonig ist:

HI_(g) + H₂O_(l) → H₃O⁺_(aq) + I^–_(aq)
Gasförmiger Iodwasserstoff und flüssiges Wasser reagieren zu in Wasser gelöstem Oxoniumion und Iodidanion.

Die Phosphorsäure hat dagegen drei gebundene Wasserstoffatome, die sie nacheinander auf Wassermoleküle übertragen kann. Sie ist daher dreiprotonig und es gibt insgesamt drei Protolyseschritte:

1. Protolyseschritt:
H₃PO_4(l) + H₂O_(l) → H₂PO₄^–_(aq) + H₃O⁺_(aq)
Flüssige Phosphorsäure und flüssiges Wasser reagieren zu im Wasser gelöstem Dihydrogenphosphatanion und Oxoniumion.

2. Protolyseschritt:
H₂PO₄^–_(aq) + H₂O_(l) → HPO₄^2–_(aq) + H₃O⁺_(aq)
In Wasser gelöstes Dihydrogenphosphatanion und flüssiges Wasser reagieren zu in Wasser gelösten Hydrogenphosphatanion und Oxoniumion.

3. Protolyseschritt:
HPO₄^2–_(aq) + H₂O_(l) ⇌ PO₄^3–_(aq) + H₃O⁺_(aq)
In Wasser gelöstes Hydrogenphosphatanion und flüssiges Wasser reagieren zu in Wasser gelöstem Phosphatanion und Oxoniumion.

Zusammenfassung:
H₃PO_4(l) + 3 H₂O_(l) ⇌ PO₄^3–_(aq) + 3 H₃O⁺_(aq)

Magnesiumhydroxid ist dagegen ein salzartiger Feststoff, der in Wasser aufgelöst wird. Hier bildet das Wasser nur bedingt einen Reaktionspartner, sondern vielmehr ein Lösungsmittel. Es kommt zu einer Dissoziationsgleichung:

Mg(OH)_2(s) --[H₂O]--> Mg²⁺_(aq) + 2 OH^–_(aq)
Festes Magnesiumhydroxid löst sich in Wasser auf, so dass in Wasser gelöste Magnesiumkationen und Hydroxidanionen entstehen.

Die tiefgestellten Buchstaben in Klammern geben dabei jeweils den Zustand an, in dem die davor stehenden Teilchen vorliegen. Dabei bedeuten

• (s): fest (vom englischen „solid”),
• (l): flüssig (vom englischen „liquid”),
• (g): gasförmig (vom englischen „gaseous”) und
• (aq): in Wasser gelöst / wässrig (vom englischen „aqueous”).

Alles klar?

LG von der Waterkant

Moin,

verlangen kann eine Lehrkraft viel. Nur..., du musst dem nicht nachkommen.

Aber dir sollte auch klar sein, dass - wenn du dich selbst verletzt, zum Beispiel ritzt - etwas in deinem Leben nicht rund läuft. Es könnte also gut sein, dass du mehr oder weniger dringend Hilfe brauchst. Und darin könnten dich Lehrkräfte unterstützen, wenn du das zulässt.

Eine Weigerung, deine Arme zu zeigen, könnte auch dazu führen, dass die Lehrkraft dann vermuten könnte, dass du das tust, um Verletzungen zu verbergen. In diesem Fall könnte sie das Jugendamt einschalten. Bei hinreichendem Verdacht ist sie dazu sogar angehalten.

Auch wenn du dir vielleicht überhaupt nicht vorstellen kannst, dass sich eine eventuelle Schieflage in deinem Leben jemals ändern wird, gibt es trotzdem Möglichkeiten, dir zu helfen. Hab Vertrauen...

Wenn alles rund in deinem Leben läuft, wenn du dich nicht selbst verletzt und aus Prinzip deine Arme nicht vorzeigen willst, dann musst du das auch nicht.

Denk darüber nach, was los ist...

LG von der Waterkant

Moin,

na, wenn du weißt, was eine Symbiose ist und wie eine Endocytose abläuft, dann hast du ja immerhin schon einmal zwei wichtige Voraussetzungen für das Nachvollziehen der Endosymbionten-Theorie erfüllt.

So! Und nun stell dir eine graue Vorzeit (vor etlichen Milliarden Jahren) vor. Es existieren nebeneinander Prokaryoten (also Zellen ohne echten Zellkern oder sonstige typische Zellorganellen). Nur Ribosomen gab es bereits.
Und dann gab es auch Eukaryotenvorläufer, die immerhin einen Zellkern besaßen (aber außer Ribosomen auch noch keine weiteren Zellorganellen).

Die damaligen Prokaryoten und Eukaryotenvorläufer unterschieden sich aber nicht nur im Vorhandensein eines Zellkerns, sondern auch (ein bisschen) in der Zusammensetzung ihrer Proteine. Das merkt man zum Beispiel dann einerseits im Stoffwechsel (der Fettstoffwechsel bei Eukaryoten und Prokaryoten verläuft etwas unterschiedlich), aber andererseits auch im Aufbau der Membranen (Flüssig-Mosaik-Membran), weil in den Membranen von Eukaryoten Proteine eingelagert sind, die Prokaryoten (und Mitochondrien) fehlen, während die Prokaryoten (und Mitochondrien) dafür ihrerseits eingelagerte Proteine besitzen, die man nicht in der Eukaryotenmembran findet.

Hinzu kommt, dass in der DNA der heutigen echten Eukaryoten Introns und Exons vorkommen. Das ist bei heute lebenden Prokaryoten nicht der Fall. Auch die DNA der Mitochondrien besitzt solche Introns nicht. Das alles merken wir uns gut!

Wie stellt man sich nun in der Endosymbionten-Theorie die Entstehung von Mitochondrien vor?

Nun, es gab in besagter grauer Vorzeit einmal die Situation, dass eine etwas größere Eukaryotenvorläuferzelle auf einen kleineren Prokaryotenvorläufer stieß und diesen durch Endocytose in sich aufnahm. Mit anderen Worten: die größere Zelle fraß die kleinere (Phagocytose).

Normalerweise passierte so etwas, um die aufgenommene Zelle dann in ihre Einzelteile zu zerlegen („Verdauung”), um das Brauchbare vom Unbrauchbaren zu trennen und das Unbrauchbare wieder durch eine Exocytose loszuwerden.

Doch in diesem besonderen Fall passierte etwas anderes. Der aufgenommene Prokaryotenvorläufer hatte nämlich eine spezielle Methode des Energiestoffwechsels entwickelt: er konnte besonders effektiv aus Zucker und Sauerstoff den Energieträger ATP herstellen.

Irgendwie „bemerkte” das die Eukaryotenvorläuferzelle. Deshalb verdaute sie die aufgenommene Prokaryotenvorläuferzelle nicht nur nicht, sondern - im Gegenteil - sie versorgte sie mit ausreichend Zucker und Sauerstoff, um dafür vom gebildeten ATP zu profitieren.

So ergab sich im Laufe der Zeit eine Symbiose zwischen den beiden Zellen. Die Eukaryotenvorläuferzelle hatte eine effektivere ATP-Quelle als vorher und die Prokaryotenvorläuferzelle wurde einerseits stets gut mit Zucker und Sauerstoff versorgt, hatte andererseits aber auch noch den Vorteil, nicht mehr so sehr Gefahr zu laufen, von anderen Zellen „gefressen” zu werden, da die Eukaryotenvorläuferzelle schon größer war als die meisten anderen Zellen.

Später synchronisierten sich dann noch die Vermehrungszyklen der beiden Zelltypen, so dass eine bevorstehende Teilung der Eukaryotenvorläuferzelle auch mit einer Teilung der Prokaryotenvorläuferzelle einherging, damit die beiden Tochterzellen auch beide in den Genuss der „ATP-Maschine” kämen.
Außerdem wurden ebenfalls im Laufe der Zeit die Abläufe der ATP-Synthese optimiert, so dass sich am Ende aus der Prokaryotenvorläuferzelle ein Mitochondrium entwickelte, wobei die Eukaryotenvorläuferzelle ein echtes Zellorganell erhielt.

Welche Indizien sprechen jetzt für diese Hypothese? Nun, da ist zunächst einmal der Umstand zu nennen, dass das heutige Mitochondrium eine Doppelmembran besitzt. Das passt sehr gut zu der Annahme, dass es einst durch eine Endocytose aufgenommen worden ist, denn als prokaryotischer Einzeller hatte es natürlich selbst eine Membran als Umhüllung.
Durch die Endocytose kommt aber noch eine weitere Hüllmembran hinzu, da ja beim Endocytoseprozess die Membran der aufnehmenden Zelle den Partikel umschließt und ins Zellinnere abschnürt, so dass die Membran der Eukaryotenzelle das aufgenommene Teilchen umgibt.
Interessanterweise entspricht dann auch die äußere Membran des heutigen Mitochondriums im Aufbau eher der Membran von Eukaryoten, während die innere Membran des Mitochondriums eher einer Prokaryotenmembran entspricht.

Und als ob das noch nicht reicht, ist der Fettstoffwechsel der Mitochondrien eher so wie der von heutigen Prokaryoten, wohingegen der der Eukaryoten davon abweicht.

Und wenn du jetzt noch hinzu nimmst, dass die Mitochondrien-DNA keine Introns enthält (ganz genau wie bei heutigen Prokaryoten), dann sprechen diese Indizien für die Richtigkeit der Hypothese.

Es gibt noch eine Reihe weiterer Indizien. Außerdem kann man das Ganze auch heute modellartig beim eukaryotischen Einzeller Hatena arenicola anschauen. Dieser Einzeller nimmt nämlich als junge Zelle eine Alge in sich endocytotisch auf, ohne sie zu verdauen. Sie macht sich vielmehr die Fotosynthese der Alge zunutze und gewährt dafür einen Fraßschutz und die Versorgung mit Kohlenstoffdioxid.

Nur bei Zellteilungen behält bisher nur eine der Tochterzellen die endosymbiontische Algenzelle. Die leer ausgehende Tochterzelle muss sich also eine eigene Alge suchen, die sie aufnehmen kann.
Trotzdem kann das als modellartige Version der Anfänge einer Endosymbiose angesehen werden, bei der die Teilungszyklen der Eukaryoten- und der Algenzelle eben noch nicht aufeinander abgestimmt sind.

Alles in allem gibt es also ziemlich starke Indizien dafür, dass die Organellen Mitochondrium und Plastiden durch eine Endosymbiose entstanden sind.

LG von der Waterkant

Moin,

also: Im Blei-Akkumulator hast du als Elektrolyten Schwefelsäure. Die ist eine sehr starke zweiprotonige Säure und gibt in wässrigen Lösungen beide Protonen ab:

H₂SO₄ + 2 H₂O → 2 H₃O⁺ (bzw. 2 H⁺) + SO₄^2–

Das heißt, dass die Schwefelsäuremoleküle (H₂SO₄) vollständig dissoziieren, so dass einerseits Sulfat-Anionen entstehen (SO₄^2–), andererseits Protonen (H⁺), die aber im Wasser auf Wassermoleküle (H₂O) übertragen werden, so dass Oxonium-Ionen gebildet werden (H₃O⁺).

Somit hast du schon einmal eine Protonenquelle, was deine Frage, woher die Wasserstoffatome für die Wasserentstehung kommen, beantwortet. Sie kommen von den Oxonium-Ionen, wo sie allerdings in Form von Protonen „zwischengelagert” sind.

Beim Entladungsvorgang werden nun an der porösen Blei-Elektrode („Bleischwamm”) ungeladene Bleiatome (Pb) aus der Elektrode in Blei-Kationen (Pb²⁺) umgewandelt.
Die dabei abgegebenen Elektronen verbleiben in der Elektrode (wodurch sie sich negativ auflädt - Kathode, Minuspol).
Die Blei-Kationen gehen in Lösung. Das bedeutet, dass die Elektrode zunächst dünner wird. Aber die Blei-Kationen bilden mit den Sulfat-Anionen das fast wasserunlösliche Salz Blei(II)-sulfat (PbSO₄↓), dass sich an der Kathode ansetzt. Dadurch erst wird die Kathode dicker.

Vorgänge an der Kathode (Oxidation)

Oxidationsteilgleichung: Pb → Pb²⁺ + 2 e^–

und

Pb²⁺ + SO₄^2– → PbSO₄↓

zusammen

Pb + SO₄^2– → PbSO₄↓ + 2 e^–

An der anderen Blei-Elektrode gibt es eine Schicht Blei(IV)-oxid (PbO₂). Diese Schicht ist dann die Sauerstoffquelle für die Wassermolekülentstehung, wobei die vierfach positiv geladenen Blei-Kationen (Pb⁴⁺) durch die Aufnahme von zwei Elektronen zu zweifach positiv geladenen Blei-Kationen (Pb²⁺) reduziert werden.

Da natürlich auch hier Sulfat-Anionen in der schwefelsauren Lösung vorhanden sind, entsteht erneut das schwer lösliche Blei(II)-sulfat, dass sich an der Elektrode absetzt (wodurch sie dicker wird).

Vorgänge an der Anode (Pluspol):

Reduktionsteilgleichung: Pb⁴⁺ + 2 e^– → Pb²⁺

und

2 O^2– + 4 H₃O⁺ → 6 H₂O bzw. 2 O^2– + 4 H⁺ → 2 H₂O

und

Pb²⁺ + SO₄^2– → PbSO₄↓

zusammen

PbO₂ + 4 H₃O⁺ + SO₄^2– + 2 e^– → PbSO₄↓ + 6 H₂O
bzw.
PbO₂ + 4 H⁺ + SO₄^2– + 2 e^– → PbSO₄↓ + 2 H₂O

Beim Bleiakkumulator hast du es also mit einem Spezialfall einer Redoxreaktion zu tun, denn einmal werden (ungeladene) Bleiatome zu zweifach positiv geladenen Blei-Kationen oxidiert, während andererseits vierfach positiv geladene Blei-Kationen zu (nur noch) zweifach positiv geladenen Blei-Kationen reduziert werden.

Das bedeutet, dass Blei einmal von einer niedrigeren Oxidationsstufe auf eine höhere gebracht wird (von 0 auf +II) und einmal von einer höheren auf eine niedrigere (von +IV auf +II).
Wenn in einem Redoxvorgang Elementteilchen (Atome und Ionen) eines Elements von einer niedrigeren und einer höheren Oxidationsstufe auf eine mittlere gebracht werden, dann bezeichnet man das als Synproportionierung (oder auch Komproportionierung).

Beim Aufladen des Blei-Akkus laufen die genannten Vorgänge in der entgegengesetzten Richtung ab. Da dabei Energie aufgewendet werden muss, handelt es sich beim Aufladen um eine endotherme Reaktion.

Außerdem wird beim Aufladen aus dem jeweiligen Blei(II)-sulfat (mittlere Oxidationsstufe) wieder elementares Blei (niedrigere Oxidationsstufe) und Blei(IV)-oxid (höhere Oxidationsstufe). Diesen erzwungenen Redoxvorgang bezeichnet man als Disproportionierung.

Ich hoffe, ich konnte deine Fragen so beantworten, dass du es jetzt besser verstehst!?

Solltest du noch Nachfragen haben, stell sie im Kommentar. Ich werde mich dann bemühen, auch sie noch zu erklären.

LG von der Waterkant

Moin,

1. Welche Mendelregel(n) kann man bei einem dihybriden Erbgang von der P- auf die F1-Generation sehen?
2. Welche Mendelregel(n) kann man bei einem dihybriden Erbgang von der F1- auf die F2-Generation sehen?
3. Warum hatte Gregor Mendel bei der Auswahl seiner sieben Merkmale bei den Erbsen-Erbgängen mit seiner statistischen Methoden ausgesprochenes Glück?
4. Warum ist es wichtig, bei der 3. Mendel-Regel die Einschränkung »im Prinzip« zu machen?
5. Wieso kann es trotz einer Genkopplung in der F2-Generation zu einer neuen Kombination von Merkmalen kommen?
6. Warum sind Entkopplungen von zuvor gekoppelten Genen umso häufiger, je weiter die eigentlich gekoppelten Gene auseinander liegen?
7. Warum gerieten Mendels Ergebnisse in Vergessenheit und wurden erst um 1900 von Tschermak, de Vries und Correns unabhängig voneinander wiederentdeckt?
8. Warum wählte Mendel gerade die Erbsenpflanze als Versuchsobjekt aus?
9. Wie verhinderte Mendel Selbst- oder unerwünschte Fremdbestäubungen?
10. Worin besteht die Bedeutung von Gregor Mendel?

Reicht das erst einmal?

LG von der Waterkant

Moin,

bin zwar nicht die Chemikerin, aber vielleicht kann ich dir ja auch helfen...?!

In der Spannungsreihe der Metalle kannst du sehen, dass Kupfer (Cu) im Vergleich mit Calcium (Ca) das wesentlich edlere Metall ist.

Wenn ein Metall „edel” ist, geben seine Atome nicht so gerne Elektronen ab, als wenn ein Metall „unedel” ist.

In deinem ersten Beispiel haben Kupferatome aber bereits Elektronen abgegeben und sind dadurch zu zweifach positiv geladenen Kupfer-Kationen (Cu²⁺) geworden.

Wenn nun diese Kupfer-Kationen mit ungeladenen Atomen des unedleren Metalls Calcium zusammenkommen, dann „zwingen” sie die Calciumatome dazu, Elektronen abzugeben, damit sie selbst diese Elektronen dann aufnehmen können, um wieder in ihren ungeladenen (atomaren) Zustand zu gelangen.

Man sagt dann auch, dass die Atome von unedleren Metallen die Ionen von edleren Metallen aus ihrem ionischen Zustand befreien, indem sie selbst zu Ionen werden.

Das kannst du durch das Aufstellen eines Redoxsystems zeigen. Dabei berücksichtigst du, dass die Abgabe von Elektronen einer Oxidation entspricht, während die Aufnahme von Elektronen eine Reduktion darstellt:

Oxidationsteilgleichung: Ca → Ca²⁺ + 2 e^–

Reduktionsteilgleichung: Cu²⁺ + 2 e^– → Cu
------------------------------------------------------------------------
Redoxgleichung: Ca + Cu²⁺ → Ca²⁺ + Cu

Wie du sehen kannst, geben die Calciumatome zwei Elektronen ab, während die Kupfer-Kationen auch zwei Elektronen aufnehmen. Das bedeutet dass die Menge an abgegebenen Elektronen gleich der Menge an aufgenommenen Elektronen ist (Beachtung der Elektronenneutralität!).

Das heißt, dass du hier keine Faktoren benötigst, um die Elektronen gleichstimmig zu machen. Du bist fertig!

Das ist beim zweiten Beispiel anders.

Hier treffen dreifach positiv geladene Gold-Kationen auf Natriumatome. Natrium ist ein viiieeel unedleres Metall als Gold. Darum geben die Natriumatome ein Elektron ab (und werden dadurch oxidiert). Die dreifach positiv geladenen Gold-Kationen brauch aber drei Elektronen, um wieder zu ungeladenen Gold-Atomen werden zu können. Deshalb sieht hier das Redoxsystem wie folgt aus:

Oxidationsteilgleichung: Na → Na⁺ + e^–                  I • 3

Reduktionsteilgleichung: Au³⁺ + 3 e^– → Au
-------------------------------------------------------------------------
Redoxgleichung: 3 Na + Au³⁺ → 3 Na⁺ + Au

Alles klar?

LG von der Waterkant

Moin,

mit Homologien kannst du Verwandtschaft begründen, mit Analogien nicht.

Das liegt daran, dass homologe Strukturen auf ähnlichen oder gleichen Erbinformationen beruhen. Gleiche (oder ähnliche) Erbinformationen bedeuten nämlich, dass zumindest in diesem Bereich die DNA von verglichenen Lebewesen an dieser Stelle gleich oder ähnlich ist. Das gilt auch, wenn die Strukturen, die du miteinander vergleichst, vollkommen unähnlich sind und / oder eine völlig andere Funktion erfüllen.
Analoge Strukturen beruhen dagegen lediglich auf gleichen oder ähnlichen Lebensräumen, so dass die Strukturen von verglichenen Lebewesen aufgrund eines vergleichbaren Selektionsdrucks in einer ähnlichen ökologischen Nische zu einer gleich aussehenden Struktur mit gleicher Funktion geführt hat. Damit lässt sich dann aber keine Verwandtschaft belegen, weil die Gene, die zur Ausprägung der gleichen Struktur führen, verschieden sein können.

Fazit:
Homologie → gleiche Erbinformation (egal, wie die Struktur aussieht oder funktioniert) → Verwandtschaft
Analogie → gleiche Lebensumstände → ähnlicher Selektionsdruck → gleiche Struktur mit ähnlicher Funktion → aber nicht gleiche Gene → keine Verwandtschaft

Wenn du nun die vier Vögel Kolibri, Nektarvogel, Schwalbe und Mauersegler anschaust, dann erkennst du morphologische Ähnlichkeiten zwischen dem Kolibri und dem Nektarvogel (Schnabelform...) einerseits und dem Mauersegler und der Schwalbe andererseits (Schnabelform, gegabelter Schwanz...).

Darum kommt man auf die Idee, dass Kolibri und Nektarvogel bzw. Mauersegler und Schwalbe miteinander verwandt sein könnten.

Tatsächlich sind aber der Mauersegler und der Kolibri näher miteinander verwandt und der Nektarvogel mit der Schwalbe ebenfalls.

Das zeigt zum Beispiel die DNA-Hybridisierung.

Das bedeutet, dass es Homologien zwischen Kolibri und Mauersegler einerseits sowie Nektarvogel und Schwalbe andererseits geben muss, die deren jeweilige Verwandtschaft belegt.

Die gleichen Körpermerkmale zwischen Kolibri und Nektarvogel bzw. Schwalbe und Mauersegler beruhen dagegen auf Analogien und zeigen keine Verwandtschaft an.

Dass die tatsächlich verwandten Vögel so unterschiedlich aussehen, zeigt, dass es bei der Aufspaltung von Arten zu einer Divergenz kommt (unterschiedliche Erscheinungsformen aufgrund unterschiedlicher Lebensumstände).

Manchmal sind analoge Strukturen so ähnlich, dass sie als Kovergenz bezeichnet werden. Das rührt daher, dass man dann davon ausgeht, dass eine bestimmte Lebensweise durch einen so ähnlichen Selektionsdruck dazu führt, dass im Grunde nur eine optimale Ausprägung von Körperstrukturen vorhanden ist, dass beide betrachteten Arten (die eigentlich nicht miteinander verwandt sind) zu einer Lösung kommen, also konvergent die gleichen Strukturen ausbilden. Auch das kannst du an diesem Beispiel sehen.

LG von der Waterkant

Moin,

die Lösung hast du ja schon; der Grund ist, dass in den ersten drei Fällen die Orbitale, die zur Elektronenpaarbindung führen, auf der „Verbindungsachse” der Kerne liegen, während im vierten Fall die p-Orbitale, die zur Bindung führen, senkrecht zur Verbindungsachse der Kerne stehen.

Also: liegen die Orbitale auf der Verbindungslinie der Kerne, hat man es mit sigma-Bindungen zu tun, stehen die Orbitale aber senkrecht zur Verbindungslinie der Kerne, handelt es sich um pi-Bindungen.

LG von der Waterkant

Moin,

na, dann weißt du doch eigentlich schon alles.

Schauen wir uns ein Beispiel an.

In einem Mischwald mit einem See findest du Rotbuchen, Schwarzerlen, Birken und Kiefern.

Die Rotbuche hat eine mächtige Krone mit relativ großen Schatten- und etwas kleineren Lichtblättern. Sie macht sich vor allem auf frisch-saftigem Boden breit, während Birken oder Kiefern eher auf trockenen und sandigen Böden stehen und die Erlen in feuchtem Boden in Ufernähe des Sees zu finden sind.

Ich will dir jetzt nicht alles haarklein auseinandersetzen, aber in diesem Szenario (das typisch für derartige Mischwälder ist), könnte man auf die Idee kommen, dass Birken oder Kiefern Anzeiger für trockene und sandige Böden sind.

Tatsächlich mögen diese Bäume aber beide auch am liebsten frisch-saftige Erde (wie die Buche). Aber wegen der Konkurrenz (Konkurrenzvermeidung) und weil es ihre physiologische Potenz am ehesten zulässt, siedeln die Birke oder Kiefer in Konkurrenz zur Rotbuche bevorzugt am trocken-sandigen Rand ihrer physiologischen Potenz, weil die Rotbuche ihnen dahin nicht folgt.

»Lieber in einem schlechteren Gebiet Alleinherrscher und damit König als in einem Paradies Bettler!« ist quasi das Motto.

Das bedeutet, dass du die ökologische Potenz eigentlich nur als Anzeigerkriterium nutzen kannst, wenn auch die physiologische Potenz stenök für den betrachteten (abiotischen) Umweltfaktor ist.

Als ein solches Beispiel kannst du die Große Brennnessel ansehen. Sie ist in Bezug auf einen hohen Kalkgehalt sowohl in ihrer physiologischen als auch in ihrer ökologischen Potenz polystenök. Deshalb ist sie tatsächlich ein Zeigerorganismus für stark kalkhaltige Böden.

Die Birke ist höchstens in ihrer ökologischen Potenz ein Anzeiger für trocken-sandigen Boden. In einem reinen Birkenhain (ohne zwischenartliche Konkurrenz) besiedelt sie dagegen bevorzugt frisch-feuchte Erde. Sie ist also kein sicherer Anzeiger für trocken-sandigen Boden.

Alles klar?

LG von der Waterkant

Moin,

was die Aminosäuresequenzierung angeht, müsstest du schon genauer werden, denn es gibt verschiedene Methoden (Edman-Abbau; Schlack-Kumpf-Abbau; Nanoporensequenzierung; massenspektrometrische Proteinanalytik). Die alle zu erklären, ist mir jetzt zu aufwendig, nur um am Ende von dir zu hören, dass du nur Methode XY brauchtest...

Was die Translationsaufgabe angeht:

Eine DNA-Polymerase läuft einen codogenen DNA-Strang immer in 3'→5'-Richtung entlang und verknüpft bei der Transkription die RNA-Nukleotide in 5'→3'-Richtung. Dabei werden die jeweiligen Basen der DNA komplementär gepaart, wobei zu beachten ist, dass in einer mRNA anstelle der Base Thymin (T) die Base Uracil (U) eingebaut wird. Also: A mit U, C mit G, G mit C und T mit A...

Das bedeutet in deinem Fall (für das EPAS-1-Gen):

DNA-Ausschnitt:
...3’-GAG TAG CTC GGA GAG CCC CGG AGC TGC AAT-5’...

mRNA-Ausschnitt:
...5'-CUC AUC GAG CCU CUC GGG GCC UCG ACG UUA-3'...

Und diesen mRNA-Ausschnitt übersetzt du jetzt mit Hilfe einer Code-Sonne in die entsprechende Aminosäuresequenz:

...Lys Ile Glu Pro Leu Gly Ala Ser Thr (Stopp)

So! Und nun du! Für das EPAS-1a-Gen machst du das zur Übung nun selbst.

Alles klar?

LG von der Waterkant

Moin,

hier geht es um die Phylogenie (Stammesgeschichte).

Um vorgegebene Arten in einem Stammbaum in verwandtschaftliche Beziehungen setzen zu können, musst du wissen, dass es nicht reicht, möglichst viele Merkmale zusammen zu stellen, um dann zu sagen, wer am meisten Merkmale gemeinsam hat, ist am nächsten miteinander verwandt.

Du musst vielmehr zwischen abgeleiteten (apomorphen) und ursprünglichen (plesiomorphen) Merkmalen unterscheiden. Nur mit abgeleiteten (apomorphen) Merkmalen kannst du Verwandtschaften begründen. Dabei ist zu beachten, dass einst apomorphe Merkmale später im Stammbaum zu plesiomorphen Merkmalen werden (und daher in späteren Schwestergruppen nicht mehr zur Begründung von Verwandtschaften taugen).

In deinem geposteten Beispiel könnte das etwa so aussehen:

Und als Apomorphien könntest du folgendes angeben:

1. Zellen mit Zellorganellen; keine Chloroplasten (eukaryotische Tierzelle)
2. Membran mit Cilien (zur Fortbewegung); Entwicklung von Mikro- und Makrokernen in der Zelle
3. Milchdrüsen mit Zitzen; lebendgebärend; Urogenitalsystem vom Darm getrennt; Zwischenschlüsselbein fehlt (Reduktionsmerkmal); Halsrippen durch Querfortsätze verbunden; Prae- und Postfrontale fehlen (Reduktionsmerkmal)
4. nur der dritte Praemolar wird gewechselt; Reduktion eines Praemolars in Ober- und Unterkiefer
5. Beteiligung der Alantois an der Plazenta; nur zwei Reihen von Zitzen (Milchleiste); beide Eileiter münden in eine unpaare Vagina; Beutelknochen fehlen (Reduktionsmerkmal); Zahnreduktion (Reduktionsmerkmal)
6. Felsenbein tritt zwischen Schuppenbein und Hinterhauptsbein kaum oder gar nicht nach außen; Schlüsselbein (fast) ganz zurückgebildet (Reduktionsmerkmal); Sonderbildung der Backenzähne; mittlerer Extremitätenstrahl betont; Hufbildung
7. Schreitfuß (aufrechter Gang); parabolischer Zahnbogen; S-förmig geschwungene Wirbelsäule (aufrechter Gang)

Während also in diesem Beispiel etwa die Plazenta ein abgeleitetes (neues) Merkmal für die Gruppen (Esel / Pferd / Mensch) ist, so dass du damit die Verwandtschaft dieser Gruppierung begründen kannst (womit du sie vom Känguru und den Wimpertierchen abgliederst), kannst du das gleiche Merkmal für die Auftrennung der Gruppen Esel / Pferd gegen den Menschen nicht mehr benutzen, weil alle drei Gruppen dieses (nun ursprüngliche, plesiomorphe Merkmal besitzen).

Um solche Phylogramme (Cladogramme) erstellen zu können, musst du dich einerseits in der Morphologie und Anatomie, andererseits in der Beurteilung von abgeleiteten (apomorphen) und ursprünglichen (plesiomorphen) Merkmalen gut auskennen. Das ist zum Teil recht schwierig. Darum hoffe ich für dich, dass du solche Kenntnisse nur auf sehr grobem Niveau kennen musst (etwa für die Abgrenzung von Insekten und Wirbeltieren oder Gliederfüßern und Weichtieren oder so...).

Viel Erfolg.

LG von der Waterkant