Reddit – askscience – Hur löser sig en opolär molekyl som glukos i ett polärt lösningsmedel som vatten?

Detta är faktiskt mer komplicerat än vad det verkar till en början. Som de andra svaren har sagt är glukos en polär molekyl på grund av alla OH-grupper som den har. Dessa grupper kommer att bilda vätebindningar med vatten, vilket i allmänhet är gynnsamma interaktioner.

Hursomhelst, som det visar sig, är entalpi för lösning av glukos, och i själva verket alla betaglukaner, positiv. Detta innebär att glukosens upplösning i vatten faktiskt inte är gynnsam ur ett energiperspektiv, ett resultat som är förvånande mot bakgrund av ovanstående diskussion om vätebindning. Förklaringen är att även om vätebindningar mellan glukos och vatten verkligen är energimässigt gynnsamma, är energin i den övergripande växelverkan mellan vatten och glukos mindre gynnsam än i den ursprungliga växelverkan mellan fast glukos och glukos och mellan flytande vatten och vatten. Detta beror i sin tur både på glukosens amfifila (i motsats till rent hydrofila eller rent hydrofoba) natur och de specifika glukos-glukosinteraktioner som är tillgängliga för sockret när det befinner sig i sin kristallstruktur.

Så, varför löser sig glukos i vatten? Jo, svaret är en annan termodynamisk drivkraft, nämligen entropi. Ett system som består av glukos löst i vatten besitter en högre entropi än en fast kub av glukos i flytande vatten. Entropi förklaras vanligen i termer av oordning, att högre oordning = högre entropi, vilket är logiskt i det här fallet (men observera att detta inte alltid är fallet). Och av skäl som ligger utanför det här inläggets räckvidd tenderar universum mot makrotillstånd med högre entropi.

En sista sak, det faktum att upplösningen av betaglukaner är kontraintuitivt energimässigt ogynnsam har faktiskt några ganska viktiga implikationer. Cellulosa, den viktigaste komponenten i växternas cellväggar, är en betaglukan med en polymeriatongrad på hundratals till tiotusentals. Eftersom den är så mycket större än glukos är det också entropiskt ogynnsamt för den att lösa sig i vatten, och den saknar därför en termodynamisk drivkraft för vattenlösning. Detta är bra för växter (så att de inte smälter när det regnar), men det är dåligt för oss, eftersom det är ett stort problem när man försöker bearbeta växtbiomassa för produktion av biobränslen eller andra ändamål.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.