Reddit – askscience – Miten pooliton molekyyli, kuten glukoosi, liukenee pooliseen liuottimeen, kuten veteen?

Tämä on itse asiassa monimutkaisempaa kuin miltä aluksi näyttää. Kuten muissa vastauksissa on sanottu, glukoosi on polaarinen molekyyli kaikkien sen omistamien OH-ryhmien vuoksi. Nämä ryhmät muodostavat vetysidoksia veden kanssa, jotka yleensä ovat suotuisia vuorovaikutuksia.

Mutta kuten käy ilmi, glukoosin ja itse asiassa minkä tahansa beetaglukaanin liukenemisentalpia on positiivinen. Tämä tarkoittaa, että glukoosin liukeneminen veteen ei itse asiassa ole energeettisesti suotuisaa, mikä on yllättävä tulos edellä olevan vetysidoksia koskevan keskustelun valossa. Selitys on se, että vaikka glukoosin ja veden vetysidokset ovatkin energeettisesti edullisia, veden ja glukoosin välisen kokonaisvuorovaikutuksen energeettiset ominaisuudet ovat epäedullisempia kuin alkuperäisten kiinteän glukoosin ja glukoosin sekä nestemäisen veden ja veden vuorovaikutusten. Tämä puolestaan johtuu sekä glukoosin amfifiilisestä (toisin kuin puhtaasti hydrofiilinen tai puhtaasti hydrofobinen) luonteesta että erityisistä glukoosin ja glukoosin välisistä vuorovaikutuksista, joita sokerilla on käytettävissään, kun se on kiderakenteessaan.

Miksi glukoosi sitten liukenee veteen? No, vastaus on erilainen termodynaaminen käyttövoima, entropia. Veteen liuenneesta glukoosista koostuvalla systeemillä on suurempi entropia kuin kiinteällä glukoosikuutiolla nestemäisessä vedessä. Entropia selitetään yleensä epäjärjestyksen avulla, eli suurempi epäjärjestys = suuri entropia, mikä on tässä tapauksessa järkevää (mutta huomaa, että näin ei aina ole). Ja syistä, jotka eivät kuulu tämän viestin aihepiiriin, maailmankaikkeus pyrkii kohti makrotiloja, joissa on korkeampi entropia.

Yksi viimeinen asia: sillä, että beetaglukaanien liukeneminen on intuitiivisen vastakkaisesti energeettisesti epäedullista, on itse asiassa joitain melko tärkeitä vaikutuksia. Selluloosa, kasvien soluseinien pääkomponentti, on beetaglukaani, jonka polymeriatonisuusaste on sadoista kymmeniin tuhansiin. Koska se on niin paljon suurempi kuin glukoosi, sen liukeneminen veteen on myös entrooppisesti epäedullista, eikä sillä näin ollen ole termodynaamista liikkeellepanevaa voimaa vesiliukenemiseen. Tämä on hyvä asia kasveille (jotta ne eivät sula sateella), mutta huono asia meille, sillä se on suuri ongelma, kun yritämme käsitellä kasvibiomassaa biopolttoaineiden tuotantoon tai muihin tarkoituksiin.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.