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Fotosynthese – Erstellen und Ausgleichen der Reaktionsgleichung

Die Fotosynthese-Reaktionsgleichung wird durch Lichtenergie in Glucose und Sauerstoff umgewandelt. Es werden die Licht- und Dunkelreaktion erklärt, inklusive der chemischen Gleichungen. Erfahre, wie Kohlenstoffdioxid und Wasser die Hauptbestandteile der Glucose bilden. Interessiert? Das und vieles mehr findest du im nächsten Text!

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Teste dein Wissen zum Thema Fotosynthese – Erstellen und Ausgleichen der Reaktionsgleichung

Welches energiereiche Produkt entsteht bei der Fotosynthese?

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Bio-Team
Fotosynthese – Erstellen und Ausgleichen der Reaktionsgleichung
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse - 12. Klasse

Fotosynthese – Erstellen und Ausgleichen der Reaktionsgleichung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Fotosynthese – Erstellen und Ausgleichen der Reaktionsgleichung kannst du es wiederholen und üben.
  • Tipps

    Glucose besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.

    Das Elementsymbol für Kohlenstoff ist „C“. Für Wasserstoff lautet es „H“ und für Sauerstoff „O“.

    Glucose besitzt sechs Kohlenstoffatome.

    Wasser besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff.

    Lösung

    Bei der Fotosynthese reagieren Wasser und Kohlenstoffdioxid zu Glucose, Sauerstoff und Wasser. Eine solche Formulierung bezeichnet man als Wortgleichung. Um genauere Angaben über die in den Stoffen enthaltenen Elemente zu machen, kann man die Summenformel angeben. Für die Fotosynthesegleichung lautet sie:

    $H_2O + CO_2 \longrightarrow C_6H_{12}O_6 + CO_2 + H_2O$.

    Hier siehst du noch einmal die passenden Zuordnungen:

    $\begin{array}{c|c} \text{ Begriff} & \text{ Summenformel}\\ \hline H_2O & Wasser\\ CO_2 & Kohlenstoffdioxid\\ C_6H_{12}O_6 & Glucose\\ C & Kohlenstoff\\ H_2 & Wasser\\ \end{array}$

  • Tipps

    Die untenstehenden Zahlen der Summenformeln geben die Anzahl des vorhergehenden Elements an. $H_2$ gibt also an, dass zwei Wasserstoffe (H) vorliegen.

    Für eine Bilanz werden alle gleichen Elemente summiert. Für $H_2O + O_2$ hättest du beispielsweise:

    2x $H$

    3x $O$

    Die Edukte der Fotosynthese sind Wasser und Kohlenstoffdioxid. Die Produkte sind Glucose, Sauerstoff und Wasser.

    Lösung

    Bei der Fotosynthese werden Wasser und Kohlenstoffdioxid zu Glucose, Sauerstoff und Wasser umgewandelt. Als unausgeglichene Summengleichung wird damit geschrieben:

    $H_2O + CO_2 \longrightarrow C_6H_{12}O_6 + CO_2 + H_2O$.

    Für die Edukte der Fotosynthesegleichung ($H_2O + CO_2$) hast du eine Bilanz von:

    2x $H$

    3x $O$

    1x $C$

    Für die Produkte der Fotosynthesegleichung ($C_6H_{12}O_6 + CO_2 + H_2O$) hast du folgende Bilanz:

    6x $C$

    14x $H$

    9x $O$

    Beachte, dass die gezeigte Gleichung noch nicht ausgeglichen ist!

  • Tipps

    Die Abbildungen zeigen dir, wie die einzelnen Elemente im Molekül miteinander verbunden sind.

    Die Abbildungen können dir Auskunft darüber geben, wie viele Elemente in einem Molekül bzw. Stoff enthalten sind.

    Lösung

    In den Abbildungen siehst du die beteiligten Stoffe der Fotosynthese als sogenannte Strukturformel. Sie zeigen dir an, wie die einzelnen chemischen Elemente in einem Molekül miteinander verbunden sind und wie viele Elemente jeweils in einem Stoff vorhanden sind. Zählst du in der Abbildung die Elemente zusammen, kannst du dir gemeinsam mit der Summenformel herleiten, um welchen Stoff es sich handelt.

    Hier noch einmal die Stoffnamen mit den dazugehörigen Summenformeln:

    Wasser= $H_2O$ Kohlenstoffdioxid= $CO_2$ Glucose= $C_6H_{12}O_6$ Sauerstoff= $O_2$

    Die Strukturformel für Wasser muss also zwei Wasserstoffe enthalten und ein Sauerstoff.

    Die Strukturformel für Kohlenstoffdioxid muss ein Kohlenstoff und zwei Sauerstoffe enthalten.

    Glucose besteht aus sechs Kohlenstoffen, 12 Wasserstoffen und sechs Sauerstoffen. Die Glucose ist hier als Ringform dargestellt.

    Sauerstoff besteht lediglich aus zwei Sauerstoffen.

  • Tipps

    Für die Anzahl der verwendeten Elemente musst du dir nur die Seite der Edukte (links) anschauen.

    $H_2O$ besteht beispielsweise aus zwei Wasserstoffen und einem Sauerstoff.

    Werden $4H_2O$ angegeben, so besitzt du viermal "zwei Wasserstoffe" und viermal "ein Sauerstoff", also insgesamt 8 Wasserstoffe und 4 Sauerstoffe.

    Lösung

    Für die Anzahl der verwendeten Elemente musst du lediglich die Seite der Edukte (links) betrachten:

    $4CH_4+8O_2$.

    Methan ($CH_4$) besteht aus einem Kohlenstoff ($C$) und vier Wasserstoffen ($H_4$).

    Da du viermal Methan besitzt ($4CH_4$), musst du die Anzahl der Elemente eines Methans mit vier multiplizieren. Das bedeutet, dass du viermal "ein Kohlenstoff" und viermal "vier Wasserstoffe" besitzt. Insgesamt macht das:

    4x Kohlenstoff 16x Wasserstoff

    Sauerstoff($O_2$) besteht aus zwei Sauerstoffen. Da du achtmal Sauerstoff besitzt, musst du die Anzahl der Elemente mit acht multiplizieren. Insgesamt macht das:

    16x Sauerstoff

  • Tipps

    Das Elementsymbol für Kohlenstoff ist „C“.

    Wasser ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff. Bei der Fotosynthesegleichung ist das Wasser sowohl Edukt als auch Produkt.

    Befindet sich auf der Seite der Edukte (links) ein Stoff, welcher Kohlenstoff „C“ enthält, so muss sich auch auf der Seite der Produkte (rechts) ein Stoff befinden, welcher Kohlenstoff enthält.

    Lösung

    Bei der Fotosynthese werden Wasser und Kohlenstoffdioxid zu Glucose, Sauerstoff und Wasser umgewandelt. In der Summengleichung lassen sich die Anzahl der eingesetzten und der entstehenden Stoffe sowie die Zusammensetzung der einzelnen Stoffe mit angeben.

    Hier siehst du die Summenformeln der einzelnen Stoffe.

    Wasser: $H_2O$ Kohlenstoffdioxid: $CO_2$ Glucose: $C_6H_{12}O_6$ Sauerstoff: $O_2$

    Bei der Fotosynthese wird Wasser ($H_2O$) in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Der Wasserstoff wird für den Aufbau der Glucose ($C_6H_{12}O_6$) verwendet. Der Sauerstoff des Wassers wird zu dem Sauerstoff, den wir Menschen einatmen. Häufig wird angenommen, dass das Kohlenstoffdioxid, welches wir ausatmen, direkt von den Pflanzen zu Sauerstoff umgewandelt wird. Nun weißt du, dass dies nicht so ist und dass der Sauerstoff aus dem Wasser stammt.

    Der Kohlenstoff und der Sauerstoff des Kohlenstoffdioxids ($CO_2$) werden nämlich ebenfalls für den Aufbau der Glucose verwendet. Ein weiterer Teil des Sauerstoffes wird zu Wasser.

  • Tipps

    Welches wichtige Gas atmet der Mensch ein und welches Gas atmet er aus?

    Der Mensch kann keine Glucose durch Fotosynthese aufbauen. Die Glucose für die Zellatmung muss deshalb über die Nahrung, wie zum Beispiel pflanzliche Nahrung, aufgenommen werden.

    Um die aufgenommene Glucose in der Zellatmung abzubauen, benötigt der Mensch ein ganz bestimmtes Atemgas. Weißt du, welches Atemgas der Mensch einatmet? Das eingeatmete Gas gehört zu den Edukten der Zellatmung, das ausgeatmete Gas gehört zu den Produkten der Zellatmung.

    Du atmest Sauerstoff ein und Kohlenstoffdioxid aus.

    Das eingeatmete Gas gehört zu den Edukten der Zellatmung, das ausgeatmete Gas gehört zu den Produkten der Zellatmung.

    Lösung

    Die Zellatmung ist die Umkehrfunktion der Fotosynthese. Bei der Fotosynthese wird Wasser und Kohlenstoffdioxid zum Energiespeicher Glucose umgewandelt, wobei als Nebenprodukt Sauerstoff anfällt.

    Fotosynthese:

    $H_2O+CO_2$ $\longrightarrow$ $C_6H_{12}O_6+H_2O$

    Menschen und auch andere Organismen bauen den Energiespeicher Glucose ab, um Energie für andere Reaktionen im Körper zu gewinnen. Dieser Abbau wird als Zellatmung bezeichnet. Organismen, welche keine Fotosynthese betreiben können und damit auch keine Glucose aufbauen können, müssen die Glucose für die Zellatmung über die Nahrung aufnehmen. In deinen Zellen wird während der Zellatmung die Glucose mit Sauerstoff verbrannt, wobei Energie entsteht, die der Körper für eigene Stoffwechsel nutzen kann. Bei dieser Verbrennung von Glucose fällt Kohlenstoffdioxid und Wasser an. Das Kohlenstoffdioxid kann dann wieder ausgeatmet werden.

    Zellatmung:

    $C_6H_{12}O_6+H_2O$ $\longleftarrow$ $H_2O+CO_2$

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