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Die chemischen Reaktionen bei der menschlichen Atmung

Bei der Atmung wird das Substrat (Kohlenhydrat) restlos zu energiearmen anorganischen Substanzen abgebaut bei entsprechend hohem Energiegewinn. Atmung ist ein Oxidationsprozeß, sie ist sauerstoffbedürftig, aerob. Höhere Tiere und Pflanzen atmen. Zur Atmung gehören 2 Teilprozesse:
- schrittweiser Substratabbau unter Abspaltung von Wasserstoff, der an Coenzyme gebunden wird (Symbol: (H2)),
- schrittweise Oxidation des (H2) durch Übertragung auf Sauerstoff
Für Kohlenhydrate:
Substratabbau:C6H1206+ 6H20 --> 6CO2 + 12(H2)
Wasserstoffoxidation: 12(H2)+ 602 --> 12H20
Summe: C6H1206 + 6H20 + 602 --> 6C02 + 12H2O ( ΔG` = - 2875 kJ/mol)

Berechnung der freigesetzten Menge an Kohlenstoffdioxid beim Atmen (Mensch)

Die Luft setzt sich zusammen:

Gase Zusammensetzung von trockener Luft (Vol-%)Ausatmungsluft (Vol-%)
Sauerstoff2117
Kohlendioxid0,0354
Stickstoff7880
Edelgase11

Es wird für eine Person mit dem Körpergewicht von 70 kg ein Energieumsatz von 10.000 kJ pro Tag angenommen. Die erforderliche Nahrung pro Tag und Körpergewicht liegt bei Fett (-CH2- )und Eiweiß (H-C-NH2) je bei 1,2 g und bei Kohlenhydrate (H-C-OH) 6 g.
Die Molmasse ergibt sich für Fett 14 g/mol, Eiweiß 29 g/mol und Kohlenhydrat 30 g/mol (siehe Periodensystem-Elemente).
Um die Anzahl der zu bildenden CO2-Molekül zu berechnen, wird erst einmal die "Molzahlen" der durchschnittlichen, in der täglichen Nahrung enthaltenen Bausteine berechnet.

Fettbaustein 70 x 1,2 g/14 g/mol=  6,0 mol
Eiweißbaustein70 x 1,2 g/29 g/mol=  2,9 mol
Kohlenhydratbaustein70 x 6 g/30 g/mol= 14,0 mol
Summe des pro Tags gebildeten CO2 22,9 mol

Die Masse des gebildeten CO2 ergibt sich aus:

22,9 mol x 44 g/mol = 1007,6 g Kohlendioxid.

Ein Mensch atmet demnach allein im Grundumsatz pro Tag etwa 1 kg Kohlendioxid aus. Das sind bei 25 ºC 0,5 Kubikmeter (500 Liter) an reinem CO2.

Weitere Beiträge:
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Stoffkreisläufe bestimmter chemischer Verbindungen bei der Einwirkung von Mikroorganismen - Kohlenstoffkreislauf


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