Номер 10, страница 288 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 61. Скорость химической реакции. Закон действующих масс. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 10, страница 288.

Условие.

10. Какие факторы влияют на скорость спиртового брожения глюкозы по уравнению $C_6H_{12}O_6 = 2C_2H_5OH + 2CO_2$? Как можно увеличить скорость этой реакции?

Решение.

Решение 2.

Спиртовое брожение глюкозы, описываемое уравнением $C_6H_{12}O_6 = 2C_2H_5OH + 2CO_2$, является сложным биохимическим процессом, который осуществляется дрожжами и катализируется их ферментами. Скорость этого процесса зависит от ряда факторов, влияющих на жизнедеятельность дрожжей.

Какие факторы влияют на скорость спиртового брожения глюкозы по уравнению $C_6H_{12}O_6 = 2C_2H_5OH + 2CO_2$?

Скорость реакции спиртового брожения определяется активностью дрожжевых грибков и зависит от следующих основных факторов:
- Температура. Для каждого штамма дрожжей существует оптимальный температурный диапазон (обычно 25–35°C), при котором активность ферментов максимальна. Отклонение от оптимума замедляет реакцию, а сильный нагрев (выше 40–50°C) вызывает денатурацию ферментов и гибель дрожжей.
- Концентрация субстрата (глюкозы). С ростом концентрации глюкозы до 10–18% скорость брожения увеличивается. Однако при более высоких концентрациях возникает высокое осмотическое давление, которое подавляет активность дрожжей.
- Концентрация дрожжей. Чем больше в среде жизнеспособных дрожжевых клеток, тем выше суммарная активность ферментов и, соответственно, выше скорость всего процесса.
- Кислотность среды (pH). Дрожжи наиболее активны в слабокислой среде с pH в диапазоне 4,0–5,5. Сильные отклонения от этого значения в щелочную или кислую сторону ингибируют ферменты.
- Концентрация продуктов реакции (этанола). Этиловый спирт является токсичным для дрожжей. По мере его накопления в среде (обычно свыше 12-16% об.) активность дрожжей снижается, и брожение останавливается.
- Наличие кислорода. Спиртовое брожение — это анаэробный процесс (протекает без доступа кислорода). В присутствии кислорода дрожжи переключаются на аэробное дыхание, окисляя глюкозу до воды и углекислого газа, а не до спирта.

Ответ: Основные факторы, влияющие на скорость спиртового брожения: температура, концентрация глюкозы, концентрация дрожжей, кислотность среды (pH), концентрация этанола и наличие кислорода.

Как можно увеличить скорость этой реакции?

Чтобы увеличить скорость реакции спиртового брожения, необходимо создать и поддерживать оптимальные для дрожжей условия:
1. Поддерживать оптимальную температуру. Контролировать температуру среды в диапазоне 25–35°C.
2. Увеличить концентрацию дрожжей. Использовать достаточное количество качественной дрожжевой закваски.
3. Обеспечить анаэробные условия. Изолировать бродильную емкость от доступа воздуха, например, с помощью гидрозатвора.
4. Оптимизировать концентрацию сахара. Использовать раствор с концентрацией глюкозы в пределах 10–18%.
5. Поддерживать оптимальный pH. Контролировать и при необходимости корректировать кислотность среды до уровня pH 4,0–5,5.
6. Добавить подкормку для дрожжей. Внести в среду питательные вещества (источники азота, фосфора, витамины), которые стимулируют рост и активность дрожжей.

Ответ: Увеличить скорость реакции можно, поддерживая оптимальную температуру (25–35°C) и pH (4,0–5,5), увеличив количество дрожжей, создав анаэробные условия, используя оптимальную концентрацию сахара и добавив питательные вещества для дрожжей.