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{"created":"2022-01-31T15:49:06.425468+00:00","id":"lit18535","links":{},"metadata":{"alternative":"Zeitschrift f\u00fcr Physiologische Chemie","contributors":[{"name":"Dietz, Wilhelm","role":"author"}],"detailsRefDisplay":"Zeitschrift f\u00fcr Physiologische Chemie 52: 279-325","fulltext":[{"file":"p0279.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System.\nEsterbildung und Esterverseifung.1)\nVon\nDr. Wilhelm Dietz.\n(Der Redaktion zugegangen am 29. Mai 1907.)\nInhalt:\nI.\tAllgemeines \u00fcber Fermente.................................\nChemische Dynamik der Fermentreaktionen....................\nII.\tExperimentelles.\nDarstellung des Pankreasferments........................\nVersuche zur Isolierung des Ferments . .................\nGang der Untersuchung ..................................\nDie Berechnung der Versuche.............................\nVersuche mit \u00d6ls\u00e4ure und \u00c4thylalkohol...................\nVersuche mit n-Butters\u00e4ure und i-Amylalkohol............\nDie Gleichgewichtsmessungen..........................\nDie Geschwindigkeitsmessungen.........................\nIntegration der kinetischen Gleichung................\nEinflu\u00df der Fermentkonzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit .....................................\nBeziehungen zwischen Gleichgewicht und Reaktionsgeschwindigkeit .....................................\nErkl\u00e4rung der halben Potenz \u00fcber die Esterkonzentration\nIII.\tBetrachtungen \u00fcber die durch das Ferment her vor gerufene Gleichgewichtsverschiebung und die Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik..................................\nSeite\n279\n281\n286\n287\n289\n291\n294\n295\n296 300 306\n310\n312\n314\n319\nAllgemeines \u00fcber Fermente.\nEs steht wohl heute ohne Zweifel fest, da\u00df die Fermentreaktionen den katalytischen zuzuz\u00e4hlen sind. Sie sind, wie diese, Vorg\u00e4nge, die an sich langsam verlaufend, durch die Gegenwart eines fremden Stoffes beschleunigt werden.\n*) Diese Arbeit wurde im Auszuge vorgetragen von Herrn Professor Dr. M. Bodenstein auf dem VI. Internationalen Kongre\u00df f\u00fcr angewandte Chemie zu Rom und auf der XIII. Hauptversammlung der deutschen\n9\nBunsen-Gesellschaft f\u00fcr angewandte physikalische Chemie zu Dresden. Zeitschrift f. Elektrochemie, Bd. XII, S. 605.","page":279},{"file":"p0280.txt","language":"de","ocr_de":"280\nWilhelm Dietz,\nBerzelius war wohl der erste, der diese Vermutung aussprach, und es ist sein gro\u00dfes Verdienst, da\u00df er die Analogie zwischen solchen Reaktionen, wie die Umwandlung von Zucker unter dem Einfl\u00fcsse von verd\u00fcnnten S\u00e4uren und von Diastase klar erkannte und sie unter einem gemeinsamen Gesichtspunkt zusammenfa\u00dfte. Er war es auch, der zuerst betonte, da\u00df die Lebens- und Umwandlungsvorg\u00e4nge im tierischen und pflanzlichen Organismus katalytische Prozesse seien. Sp\u00e4terhin finden wir diese Ansicht immer deutlicher ausgesprochen, so wenn z. B. C. Ludwig in seinem Lehrbuch der Physiologie schreibt: \u00abEs k\u00f6nnte leicht dahin kommen, da\u00df die physiologische Chemie ein Teil der katalytischen w\u00fcrde.\u00bb\nBetrachtet man also die Fermente als Katalysatoren, so ist damit nichts weiter gemeint, als da\u00df sie die Eigenschaft besitzen, durch ihre Anwesenheit eine an und f\u00fcr sich langsam verlaufende Reaktion zu beschleunigen und meistens w\u00e4hrend der Reaktion unver\u00e4ndert zu bleiben. In welcher Art und Weise die Fermente hierbei wirken, dar\u00fcber wird nichts gesagt.\nEs hat nun nicht an Theorien gefehlt, die dieses \u00abgeheimnisvolle Wirken der Fermente\u00bb erkl\u00e4ren sollten. Die Theorie, welche bis in neuester Zeit wohl die meiste Geltung besa\u00df, war von Pasteur aufgestellt worden.\nEr teilte die Fermente in zwei Klassen: die geformten und die ungeformten Fermente. F\u00fcr die ersteren nahm er an, da\u00df ihre Wirkung mit dem Lebensproze\u00df der Zelle unzertrennlich verkn\u00fcpft sei, da\u00df also z. B. die alkoholische Zuckerg\u00e4rung nur in Gegenwart der lebenden Hefezelle erfolgen k\u00f6nnte. Er betrachtete die G\u00e4rung somit als eine Lebensverrichtung der Zelle. Der Zucker w\u00fcrde von dieser aufgenommen und Kohlens\u00e4ure und Alhohol erschienen als Produkte des Stoffwechsels wieder. In welcher Weise der Zersetzungsvorgang im Innern der Zelle stattfand, dar\u00fcber wird nichts gesagt. Es war somit nicht im mindesten eine Erkl\u00e4rung f\u00fcr die Wirkung der Fermente gegeben worden, vielmehr war ein R\u00e4tsel noch durch ein gr\u00f6\u00dferes, den Lebensproze\u00df, ersetzt. F\u00fcr den Vorgang im Innern der Zelle war von manchen Forschern der Standpunkt","page":280},{"file":"p0281.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 281\nvertreten worden, da\u00df dort die ungeformten Fermente wirksam seien, welche die Zersetzung veranla\u00dften. Es gelang ihnen jedoch nicht, solche Enzyme zu isolieren und somit den Beweis ihrer Behauptung zu erbringen.\nDie Pasteursche Anschauung wurde erst durch die sch\u00f6nen Versuche von E. Buchner als falsch erwiesen. Diesem Forscher gelang es, bei mehreren Fermenten den Lebensproze\u00df derselben von der eigentlichen Fermentwirkung zu trennen. Er konnte z. B. aus get\u00f6teten Hefezellen ein Enzym isolieren, welches in gleicher Weise die alkoholische Zuckerg\u00e4rung hervorrief, wie die lebenden Hefezellen. Durch diese epochemachenden Arbeiten ist also der Unterschied zwischen geformten und ungeformten Fermenten gefallen. Trotzdem ist in letzter Zeit wieder von Green1) der Versuch gemacht worden, die Fermentwirkungen als Lebensprozesse anzusehen. Er l\u00e4\u00dft zwar den Unterschied zwischen Fermenten und Enzymen fallen, bringt aber ihre Wirkung in Beziehung zu den vitalen Kr\u00e4ften des lebenden Protoplasmas.\nAlle diese Theorien jedoch, welche das \u00abWesen\u00bb der Fermentwirkungen erkl\u00e4ren sollten, sind ebensowenig von Erfolg gekr\u00f6nt gewesen, wie die Hypothesen \u00fcber das \u00abWesen\u00bb der Katalyse, und es ist nur zu wahr, wenn C. Oppenheimer2) schreibt: \u00abDie ganze biologische Auffassung der Fermentprozesse f\u00fchrt uns in eine Sackgasse.\u00bb\nChemische Dynamik der Fermentreaktionen.\nDie zahlreichen Arbeiten, die bisher \u00fcber die Fermente und ihre Wirkungen gemacht worden sind, besch\u00e4ftigen sich gr\u00f6\u00dftenteils nur mit den qualitativen Verh\u00e4ltnissen des Vorganges. Die quantitative Seite und insbesondere die Frage nach dem zeitlichen Verlauf der Reaktion ist nur wenig ber\u00fccksichtigt. Zu den Arbeiten, die sich mit der Kinetik der Enzymreaktionen besch\u00e4ftigen, geh\u00f6ren vor allen Dingen die Untersuchungen von O\u2019Sullivan und Thompson,3) Duc-\n1)\tDie Enzyme, \u00fcbersetzt von A. Win di sch.\n2)\tDie Fermente und ihre Wirkungen, 1903, S. 11.\n3)\tJourn. of Chem. Soc., Bd. LVII, L, S. 834 (1890).","page":281},{"file":"p0282.txt","language":"de","ocr_de":"282\tWilhelm Dietz,\nlaux,1) Tamman,2) A. I. Brown,3) H. Brown und Glendinning,4) Y. Henri,5) Senter,6) Herzog7) u. a. Doch trotz dieser sch\u00f6nen Arbeiten wissen wir noch sehr wenig \u00fcber die Dynamik der Fermentreaktionen.8)\nAls katalytische Yorg\u00e4nge betrachtet, sollte man in erster Linie erwarten, da\u00df die Enzymreaktionen den Gesetzen der chemischen Kinetik folgen. Ein Beispiel, wo dies in guter Weise zutrifft, ist die von Senter untersuchte Zersetzung des Wasserstoffsuperoxyds durch H\u00e4mase. F\u00fcr diese Reaktion gilt die Geschwindigkeitsgleichung erster Ordnung. Der Wert f\u00fcr k bleibt in jeder Versuchsreihe konstant und ist unabh\u00e4ngig von der Anfangskonzentration; ferner ist er proportional der Fermentkonzentration, wie die Theorie es erfordert.\nDoch nur in wenigen F\u00e4llen liegen die Verh\u00e4ltnisse so einfach wie hier. Meist treten mehr oder minder gro\u00dfe Abweichungen ein, welche in einzelnen F\u00e4llen in der Natur der Fermente ihre Erkl\u00e4rung gefunden haben.\nEs ist sehr wahrscheinlich, da\u00df die Enzyme Kolloide sind. Als solche haben sie nat\u00fcrlich wenig definierte Eigenschaften. W\u00e4hrend die Eigenschaften der L\u00f6sungen eines Krystalloids unter gleichen Bedingungen immer dieselben sind, h\u00e4ngen diejenigen einer kolloidalen L\u00f6sung von verschiedenen Faktoren, insbesondere von ihrer Vorgeschichte, ihrem Alter usw. ab, Es ist daher nicht verwunderlich, wenn man bei der gro\u00dfen Empfindlichkeit und leichten Ver\u00e4nderlichkeit der Fermente nur schwer konstante Resultate erh\u00e4lt.\nDie kolloidale Natur der Enzyme bedingt aber noch weitere Abweichungen.\nDurch die Untersuchungen von Siedentopf und Zsigmondy ist wohl ohne Zweifel festgestellt, da\u00df eine kolloidale\n*) Mikrobiologie, Bd. II, Paris (1899).\n2)\tZeitschrift f. phys. Chem., Bd. Ill, S. 25; Bd. XVIII, S. 426.\n3)\tJourn. of Chem. Soc., Bd. LXXXI, S. 373 (1902).\n4)\tJourn. of Chem. Soc., Bd. LXXXI, S. 383 (1902).\n5)\tLois g\u00e9n\u00e9rales de l\u2019action des Diastases, Paris (1903).\n6)\tZeitschrift f. phys. Chemie, Bd. XLIV, S. 257.\n7)\tDiese Zeitschrift, Bd. XLVIII.\n8)\tBredig, Ergebnisse der Physiologie (1902), S. 134\u2014212.","page":282},{"file":"p0283.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 283\nL\u00f6sung ein zweiphasiges Gebilde mit gro\u00dfer Oberfl\u00e4chenent-Wicklung ist. An der Grenzfl\u00e4che beider Phasen ist eine Ober-fl\u00e4chenspannung wirksam, und diese bedingt, da\u00df, wenn ein l\u00f6slicher Stoff zu der kolloidalen L\u00f6sung gef\u00fcgt wird, an der Trennungsfl\u00e4che der Phasen Konzentrations\u00e4nderungen des gel\u00f6sten Stoffes auftreten. Da nun die Reaktion an der Begrenzungsfl\u00e4che der Phasen stattfindet, so sind die hier herrschenden Konzentrationen f\u00fcr die Geschwindigkeit der Reaktion ma\u00dfgebend.\nMan ersieht hieraus, da\u00df die Verh\u00e4ltnisse bei den Fermentreaktionen bedeutend komplizierterer Natur sind, als bei den Reaktionen, in denen gew\u00f6hnliche anorganische Katalysatoren verwandt werden. Dementsprechend ist es durchaus nicht verwunderlich, wenn die Enzymreaktionen den Gesetzen der chemischen Kinetik in ihrer einfachen Form nicht folgen.\nFr\u00fcher glaubte man in diesen Abweichungen einen charakteristischen Unterschied zwischen den gew\u00f6hnlichen Katalysatoren und den Enzymen zu finden. Aber Bredig und seine Sch\u00fcler J) haben durch ihre sch\u00f6nen Untersuchungen \u00fcber die Zersetzung des Wasserstoffsuperoxyds durch kolloidale Metalle gezeigt, da\u00df diese Abweichungen in der kolloidalen Natur der Katalysatoren begr\u00fcndet sind. Sie finden ebensolche Abweichungen, wie sie bei den Fermenten auftreten, z. B. herrscht keine strenge Proportionalit\u00e4t zwischen Katalysator menge und Geschwindigkeitskonstante; auch zeigt sich ein Temperaturoptimum der Geschwindigkeit, gerade wie es bei den Enzymreaktionen der Fall ist. Ebenso wie diese sind sie auch sehr empfindlich gegen Gifte. Es liegen also nach alledem keine Gr\u00fcnde vor, einen Unterschied zwischen der Wirkung der Fermente und der gew\u00f6hnlichen Katalysatoren zu machen.\nDa die meisten Fermentreaktionen bis zum vollst\u00e4ndigen Verbrauch des Substrats verlaufen, wie z. B. die Rohrzuckerspaltung durch Invebtase, der Abbau der Eiwei\u00dfstoffe durch Pepsin und Trypsin usw., so zog man fr\u00fcher den allgemeinen Schlu\u00df, da\u00df die Enzymreaktionen nur einseitig verlaufende Vor-\n\u00dc Habilitationsschrift, Leipzig 1901.\nZeitschrift f. phys. Chemie, Bd. XXXI, S. 258, u. a.","page":283},{"file":"p0284.txt","language":"de","ocr_de":"Wilhelm Dietz,\n284\ng\u00e4nge w\u00e4ren. Ja, man behauptete sogar, da\u00df man mit Fermenten keine Synthesen von Stoffen erzielen k\u00f6nnte. Zwar gab es auch Fermentreaktionen, die nicht bis zu Ende verliefen, wie z. B. die Zersetzung des Amygdalins durch Emulsin. Allein man erkannte bald, da\u00df der erreichte Endzustand kein Gleichgewicht war. Der Stillstand der Reaktion war vielmehr durch Zerst\u00f6rung des Ferments, z. B. des Emulsins, hervorgerufen. Wurde neues Enzym hinzugef\u00fcgt, so ging die Reaktion weiter.\nVom Standpunkt der Katalyse aus betrachtet, mu\u00df man f\u00fcr die Fermente erwarten, da\u00df sie auch auf die inverse Reaktion einen beschleunigenden Einflu\u00df aus\u00fcben. Es mu\u00df also sehr wohl m\u00f6glich sein, unter geeigneten Bedingungen eine Fermentreaktion umkehrbar zu machen. Ein solcher Fall wurde zuerst vom Gr oft Hill1) entdeckt. Er fand bei der Spaltung der Maltose durch ein Ferment, Maltase genannt, da\u00df die Umwandlung nicht bis zur vollst\u00e4ndigen Bildung von Glukose verlief, und da\u00df anderseits eine konzentrierte Glukosel\u00f6sung unter dem Einflu\u00df von Maltase sich wieder in Maltose zur\u00fcckverwandelte. Die Versuche von Hill wurden von Emmerling2) wiederholt. Er fand die Angaben von Hill best\u00e4tigt, nur nimmt er die Bildung von Isomaltose an. Diesem letzten Forscher gelang es ferner, aus Mandelnitrilglukosid und Glukose mittels Maltase das Amygdalin zu regenerieren.3) Das Mandelnitrilglukosid ist ein Spaltungsprodukt des Amygdalins mit Maltase. Die Synthese des Amygdalins aus den Endspaltungsprodukten aus Blaus\u00e4ure, Bittermandel\u00f6l und Glukose mit Emulsin gelang nicht.\nSeit einiger Zeit hat man nun mehrfach umkehrbare Fermentreaktionen kennen gelernt. Besonders interessant sind die Versuche von Kastle und Loewenhardt.4) Sie fanden, da\u00df das fettspaltende Enzym der Pankreasdr\u00fcse unter Umst\u00e4nden auch die Synthese von Estern bewerkstelligen kann. So konnten\n*) Journ. of Chem. Soc., Bd. LXXIII, S. 634 (1898).\n2)\tChem. Ber., Bd. XXXIV, S. 600 (1901).\n3)\tChem. Ber., Bd. XXXIV, S. 3810 (1901).\n4)\tAmer, ehern. Journ., Bd. XXIV, S. 491 (1900).","page":284},{"file":"p0285.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 285\nsie aus Butters\u00e4ure und \u00c4thylalkohol den Butters\u00e4ure\u00e4thylester hersteilen, und denselben anderseits bei Zusatz von Wasser durch dieses Ferment wieder spalten. Ihre Resultate wurden von Mohr1) best\u00e4tigt.\nIn neuester Zeit ist eine Arbeit von Pottevin2) erschienen, welche ebenfalls die Esterbildung und Esterzersetzung zum Gegenstand hat. Diesem Forscher gelang es, mittels eines Enzyms,\n\u2022 \u2022\nwelches er aus der Pankreasdr\u00fcse des Schweines erhielt, Ols\u00e4ure und Glycerin in Mono- und Triolein umzuwandeln. Er stellte die Produkte in solchen Mengen dar, da\u00df er sie durch Siedepunktsbestimmungen und Elementaranalyse identifizieren konnte. Auch aus anderen Alkoholen und S\u00e4uren konnte Pottevin die entsprechenden Ester bilden. Brachte er anderseits die fertigen Ester mit Wasser und Ferment zusammen, so erfolgte Verseifung.\nNun besch\u00e4ftigten sich aber alle diese Arbeiten nur mit der qualitativen Seite des Vorganges. Vom Standpunkt der chemischen Statik und Dynamik sind diese Reaktionen jedoch nur wenig betrachtet worden, und doch sind sie gerade am geeignetsten, die Wirkung des Ferments als Katalysator klar zu stellen. Bei Gr oft Hill finden sich nur die Ausgangs- und Endkonzentrationen seiner Versuche verzeichnet. Aus diesen Werten hat Pommeranz3) die Gleichgewichtskonstanten berechnet. Die erhaltenen Zahlen best\u00e4tigen das Massenwirkungs-gesetz ganz leidlich f\u00fcr die Groft Hillsche Fermentreaktion; aber die Best\u00e4tigung betrifft nur das Gleichgewicht, und zwar nur bei wenig ge\u00e4nderten Versuchsbedingungen.\nEs erschien daher w\u00fcnschenswert, im Falle einer umkehrbaren Fermentreaktion eingehend zu untersuchen, inwieweit die Forderungen der chemischen Dynamik und Statik mit den Experimenten \u00fcbereinstimmen. In der vorliegenden Arbeit ist nun die oben erw\u00e4hnte Reaktion von Pottevin, die Ester-\n\u2018) Wochenschrift f\u00fcr Brauerei, Bd. XIX, S. 588 (1902).\n2)\tCompt. rend., Bd. CXXXVI, S. 1152 (1903); Bd. CXXXVII, S. 378\n(1904).\n3)\tWiener Monatshefte f\u00fcr Chemie, Bd. XXIII, S. 750 (1902).","page":285},{"file":"p0286.txt","language":"de","ocr_de":"286\nWilhelm Dietz,\nBildung und Esterverseifung, von diesem Gesichtspunkte aus untersucht worden.\nDarstellung des Pankreasferments.\nDie Herstellung des Ferments erfolgte im allgemeinen nach Pottevins Angaben.1)\nPankreasdr\u00fcsen vom Schwein wurden in einer Fleischhackmaschine fein zerhackt, alsdann wurde das Produkt so lange\n\u2022 \u2022\nmit absolutem \u00c4thylalkohol behandelt, bis d*en Gewebeteilen das Wasser entzogen war. Es ist alsdann zweckm\u00e4\u00dfig, noch einmal mit der Maschine zu zerhacken, weil man dann einen hohen Feinheitsgrad erh\u00e4lt. Nachdem man den Alkohol durch Filtration m\u00f6glichst vollst\u00e4ndig entfernt hat, bringt man den R\u00fcckstand in Soxlethsche Extraktionsapparate und entfettet mit \u00c4ther vollst\u00e4ndig. Nach der Entfettung bringt man den Inhalt der Extraktionsh\u00fclsen auf ein gro\u00dfes Nutschenfilter, saugt den \u00c4ther ab und trocknet im Luftstrome. Dieses so erhaltene Gewebe der Pankreasdr\u00fcse zeigt nun die fermentativen Eigenschaften.\nDie zun\u00e4chst hergestellten Fermentpr\u00e4parate waren nur wenig haltbar; sie nahmen mit der Zeit saure Reaktion an. Es lag nahe, dies auf eine Selbstverdauung zur\u00fcckzuf\u00fchren. Diese lie\u00df sich nun verhindern, wenn man das Ferment mit Wasser extrahierte. Das Wasser l\u00f6st n\u00e4mlich das proteolytische Ferment vollst\u00e4ndig aus dem Gewebe heraus, und es kann somit eine Zersetzung desselben nicht mehr stattfinden.\nDas Auswaschen des Pankreasgewebes mit Wasser geschieht zweckm\u00e4\u00dfig in folgender Weise. Man breitet auf ein gro\u00dfes Nutschenfilter das Ferment in d\u00fcnner Schicht aus, \u00fcbergie\u00dft mit kaltem Wasser und saugt stark ab. Das Auswaschen geschieht solange, bis das Filtrat mit verd\u00fcnnter Essigs\u00e4ure Leinen wei\u00dflichen Niederschlag mehr gibt. Das Wasser darf mit dem Ferment nicht sehr lange in Ber\u00fchrung sein, weil dieses sonst aufquillt und hartn\u00e4ckig das Filter verstopft ; deshalb gibt man immer nur kleine Portionen Wasser zu und l\u00e4\u00dft\ndiese erst absaugen, ehe man neues Wasser aufgie\u00dft. Alsdann\n\u2022\u2022\ntrocknet man das Ferment wieder mit Alkohol und \u00c4ther. Um\n>)-Compt. rend., Bd. CXXXVII, S. 378 (1904).","page":286},{"file":"p0287.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 287\nimmer ein einigerma\u00dfen gleichf\u00f6rmiges Produkt zu erhalten, wurde das Ferment noch durchgesiebt. Nur der feine Teil wurde zu den Versuchen angewandt.\nDas so mit Wasser extrahierte Pankreasgewebe zeigt nun neben gr\u00f6\u00dferer Haltbarkeit auch noch st\u00e4rkere fermentative Wirkungen.\nVersuch.\nGleiche Mengen einer L\u00f6sung von Butters\u00e4ure in Amylalkohol wurden in einem Falle mit ungew\u00e4ssertem Ferment, im anderen Falle mit der gleichen Menge gew\u00e4ssertem Ferment\ni\nversetzt.\nDer Umsatz in 19 Stunden betrug:\n25,3\u00b0/o mit ungew\u00e4ssertem Ferment,\n30,4\u00b0/o mit gew\u00e4ssertem Ferment.\nNach vierw\u00f6chentlichem Aufbewahren hatte sich die katalytische Kraft des Ferments kaum ge\u00e4ndert. Allerdings zeigte es noch immer einen kleinen S\u00e4uregehalt (wahrscheinlich Amido-s\u00e4uren von der Zersetzung herr\u00fchrend), welcher sich auch durch mehrmaliges Auswaschen mit Wasser nicht vollst\u00e4ndig entfernen lie\u00df. Doch die S\u00e4uremenge ist nur minimal, und ihr Titer, welcher sehr klein gegen\u00fcber dem der zur Umsetzung gelangenden S\u00e4ure ist, wurde in den sp\u00e4teren Versuchen jeweils von dem gefundenen Titer abgezogen. Doch blieb jetzt der S\u00e4uretiter des Enzyms konstant.\nDie Aufbewahrung des Ferments geschah im Eisschrank.\nVersuche zur Isolierung des Ferments.\nDas nach der oben angegebenen Methode erhaltene Produkt stellt nun durchaus nicht ein reines Ferment dar, sondern es sind nur die m\u00f6glichst weitgehend gereinigten Gewebefasern der Pankreasdr\u00fcse, in deren Zwischenraum das eigentliche Enzym eingelagert ist. Es lag nun nahe, anzunehmen, da\u00df man mit einem vollst\u00e4ndig reinem Fermente die kr\u00e4ftigsten Wirkungen erhalten w\u00fcrde. Deshalb wurden zahlreiche Versuche angestellt, um das Ferment zu isolieren.\nDas mit Wasser extrahierte Pankreasgewebe, welches also kein Trypsin mehr enthielt, wurde w\u00e4hrend einiger Tage mit","page":287},{"file":"p0288.txt","language":"de","ocr_de":"288\nWilhelm Dietz,\nGlycerin behandelt. Die so erhaltene Extraktion zeigte nun starke katalytische Eigenschaften.\nVersuch.\nEin Teil dieser L\u00f6sung wurde mil \u00d6ls\u00e4ure versetzt. Anfangstiter:\t8,05 ccm Ba(0H)2,\nNach ca. 18 Stunden 3,40\t\u00bb\t\u00bb\nUm die Glycerinexlraktion m\u00f6glichst rein zu erhalten, wurde dieselbe durch Puk all sehe Tonzellen filtriert. Die so erhaltene klare L\u00f6sung hatte jedoch die katalytischen Eigenschaften fast vollst\u00e4ndig verloren.\nV\tersuch.\n\u2022 \u00ab\nFiltrierte Glycerinextraktion wurde mit Ols\u00e4ure versetzt: Anfangstiter :\t= 6,30 ccm Ba(0H)2\nTiter nach 5 Tagen 6,00\t\u00bb\t\u00bb\nDas wirksame Ferment, welches also im Glycerin kolloidal gel\u00f6st war, ist durch die Tonzelle fast vollst\u00e4ndig zur\u00fcckgehalten worden. Die Filtration wurde deshalb aufgegeben, und es wurden die L\u00f6sungen durch Zentrifugieren gekl\u00e4rt.\nAuf Zusatz von \u00c4thylalkohol fiel dann aus dieser L\u00f6sung ein feiner wei\u00dfer Niederschlag aus. Dieser wurde abfiltriert und als Katalysator benutzt.\nV\tersuch.\nButters\u00e4ure in Amylalkohol:\nAnfangstiter:\t5,85 ccm Ba(0H)2\nnach 16 Stunden: 5,50\t\u00bb\t\u00bb\nDiese Operation des Ausf\u00e4llens mit Alkohol mu\u00dfte rasch vorgenommen werden, denn lie\u00df man denselben l\u00e4nger wirken, so war das Ferment unwirksam geworden: es war get\u00f6tet. Um die zerst\u00f6rende Wirkung des Alkohols zu umgehen, wurden andere Stoffe wie Aceton, \u00c4ther, verd\u00fcnnte Kochsalzl\u00f6sung als Ausf\u00e4llungsmittel benutzt, aber ich hatte hiermit keinen Erfolg. Sie brachten entweder gar keinen oder nur eine bedeutend geringere Ausf\u00e4llung als \u00c4thylalkohol hervor.\nDa sich der Herstellung des reinen Ferments gro\u00dfe Schwierigkeiten entgegenstellten, und dieses auch \u00e4u\u00dferst empfind-","page":288},{"file":"p0289.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 289\nlieh war, so wurden weitere Versuche zur Isolierung des Enzyms nicht mehr angestellt.\nDie unten folgenden Versuche sind daher alle mit dem Pankreasgewebe als Katalysator angestellt worden.\nGang der Untersuchung.\nDie Reaktion der Esterbildung und -Verseifung, welche schon so oft Gegenstand der physikalisch-chemischen Untersuchung gewesen ist, verl\u00e4uft nach folgendem allgemeinen\nSchema :\nAlkohol + S\u00e4ure Ester + Wasser.\nWie oben schon gesagt wurde, bestand die Absicht, den Verlauf dieser Reaktion unter dem Einfl\u00fcsse des Pankreasferments zu verfolgen. Es sollte sowohl die Geschwindigkeit der Esterbildung und -Verseifung als auch das Gleichgewicht dieses Vorganges bestimmt werden, in ganz analoger Weise wie dies von Knoblauch ') geschehen war ; und es sollte untersucht werden, inwieweit die experimentellen Ergebnisse mit den Forderungen des Massenwirkungsgesetzes \u00fcbereinstimmen.\nUm bei dieser Reaktion jede Komplikation zu vermeiden, ist von vornherein die Anwendung mehrwertiger Alkohole und mehrbasischer S\u00e4uren auszuschlie\u00dfen, denn solche werden voraussichtlich einen stufenweisen Verlauf des Vorganges bedingen. Es kamen daher nur einwertige Alkohole und einbasische S\u00e4uren in Betracht; und zwar wurden die ersten Versuche mit \u00c4thylalkohol und \u00d6ls\u00e4ure, die sp\u00e4teren mit Iso-Amylalkohol und Normalbutters\u00e4ure angestellt.\nWie man aus der allgemeinen Reaktionsgleichung ersieht, wird man bei gro\u00dfem \u00dcberschu\u00df an Alkohol nur dann einen gut definierten Gleichgewichtszustand erhalten, wenn man dem Reaktionsgemisch von vornherein eine gewisse Wassermenge zusetzt. Zun\u00e4chst wurde deshalb versucht, in einer \u00e4quimolekularen \u00c4thylalkohol-Wassermischung zu arbeiten, allein es zeigte sich, da\u00df in einer solchen L\u00f6sung die Reaktionsgeschwindigkeit so klein war, da\u00df sie praktisch nicht verwertet werden konnte. Erst bei h\u00f6heren Alkoholkonzentrationen, ca. 90\u00b0/o, wurde die\n*) Zeitschr. f. physik. Chem., Bd. XXII, S. 268.\nHoppe-Seyler\u2019s Zeitschrift f. physiol. Chemie. LII.\n19","page":289},{"file":"p0290.txt","language":"de","ocr_de":"290\nWilhelm Dietz,\nGeschwindigkeit zur Messung geeignet. Beim Amylalkohol war es \u00fcberhaupt nicht m\u00f6glich, eine \u00e4quimolekulare Alkohol-Wassermischung herzustellen, da derselbe im Maximum nur ca. 5 Mole Wasser auf ca. 8 Mole Alkohol l\u00f6st. Die Wasserkonzentrationen wurden deshalb nur in diesen Grenzen variiert.\nDurch die Verwendung des Ferments als Katalysator bei der obigen Reaktion treten nun einige Komplikationen des sonst so einfachen Vorganges auf. Das Ferment, ein gelblich wei\u00dfes Pulver, ist n\u00e4mlich in der betreffenden Reaktionsfl\u00fcssigkeit unl\u00f6slich. Bringt man also dasselbe zu den reagierenden Stoffen, so erh\u00e4lt man ein heterogenes System, mit einer Fermentphase und einer Fl\u00fcssigkeitsphase. Damit nun w\u00e4hrend der Reaktion keine \u00f6rtlichen Konzentrationsunterschiede auftreten, ist fortw\u00e4hrende lebhafte R\u00fchrung erforderlich. Auch ist das R\u00fchren notwendig f\u00fcr die Probeentnahme. W\u00fcrde n\u00e4mlich aus dem ruhenden Reaktionsgemisch mit einer Pipette die Probe entnommen, so w\u00fcrde man nur die klare, fermentfreie L\u00f6sung erhalten. Mit der Zeit w\u00fcrde daher eine relative Anreicherung des Enzyms in dem System stattfinden, und dies lie\u00dfe sich bei der Berechnung der Versuche nur schwer ber\u00fccksichtigen. Es mu\u00dfte deshalb danach getrachtet werden, da\u00df bei jeder Probeentnahme stets auch die gleiche Menge Ferment mit aus der L\u00f6sung entfernt wurde. Um dies zu erreichen, wurden Pipetten verwandt, welche unten nicht zu einer Spitze ausgezogen waren. Bei gen\u00fcgend gro\u00dfer R\u00fchrgeschwindigkeit, und gen\u00fcgend raschem Aufsaugen mittels einer solchen Pipette erreichte man nun, da\u00df man immer die entsprechende Menge Ferment dem System entnahm.\nEs seien hier noch die Zahlen von einigen Versuchen angegeben, die diese Tatsache best\u00e4tigen:\nBei einem Versuch mu\u00dften theoretisch jedesmal 0,0380 g Ferment bei 5 ccm Fl\u00fcssigkeitsentnahme entfernt werden, gefunden wurde: 0,0381; 0,0378; 0,0384; also der wahren Menge sehr nahe kommend.\nDamit die R\u00fchrung des Reaktionsgemisches energisch ausgef\u00fchrt werden konnte, wurde die Reaktion in zylindrischen Glasgef\u00e4\u00dfen vorgenommen, die mit einer guten R\u00fchrvorrich-","page":290},{"file":"p0291.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 291\ntung versehen waren. Die Glasgef\u00e4\u00dfe waren in einem Thermostaten (t = 35\u00b0 C.)1) befestigt. Der Antrieb erfolgte durch einen Elektromotor.\nNachdem die reagierenden Stoffe auf die Versuchstemperatur vorgew\u00e4rmt waren, wurden sie unter lebhafter R\u00fchrung in den Glasgef\u00e4\u00dfen zur Reaktion gebracht. Die- Mengenverh\u00e4ltnisse wurden dabei immer so gew\u00e4hlt, da\u00df das Fl\u00fcssigkeitsvolumen 270 ccm betrug. Von Zeit zu Zeit wurden mit\nden oben beschriebenen Pipetten Proben zu 5 ccm heraus-\n\u2022\u2022\ngenommen, mit stark gek\u00fchltem \u00c4thylalkohol versetzt und mit\nBarytwasser (ca. 0,03 n) und Phenolphthalein als Indikator ti-\n\u2022 \u2022\ntriert. Der Zusatz des \u00c4thylalkohols geschah einerseits, um die Reaktion zum Stillstand zu bringen, anderseits um den Amylalkohol mit dem Barytwrasser mischbar zu machen, wodurch der Umschlag bedeutend sch\u00e4rfer wurde.\nDie Berechnung der Versuche.\nWie oben schon gezeigt wurde, ist das Reaktionssystem heterogen, und zwar vollzieht sich die Reaktion in der Fermentphase, wie folgender Versuch zeigt:\nEin Gemisch von Amylalkohol und Butters\u00e4ure wurde mit Ferment zur Reaktion gebracht:\nDer Anfangstiter betrug\t6,50 ccm Ba(0H)2\nnach 2 Std. 46 Min. wrar der Titer 5,28\t\u00bb\t\u00bb\nJetzt wurden 20 ccm aus dem Reaktionsgemisch herausgenommen, vom Ferment abfiltriert und die klare fermentfreie L\u00f6sung wieder in den Thermostaten gebracht. Nach 23 Std. 46 Min. war der Titer der urspr\u00fcnglichen L\u00f6sung 1,79 ccm Ba(0H)2 geworden, w\u00e4hrend der Titer der abfiltrierten L\u00f6sung 5,30 ccm war, also konstant geblieben war.\nDieser Versuch zeigt deutlich, da\u00df die Reaktion nur in der Fermentphase stattfindet. Im ganzen System verl\u00e4uft der Vorgang wahrscheinlich folgenderma\u00dfen: Die in der L\u00f6sung befindlichen Stoffe diffundieren in die Fermentphase und werden hier infolge der katalytischen Eigenschaften des Enzyms zur\n*) Poitevin gibt diese Temperatur als die geeignetste an.\n19*","page":291},{"file":"p0292.txt","language":"de","ocr_de":"292\nWilhelm Dietz,\nReaktion gebracht. Die entstandenen Stoffe diffundieren nun ihrerseits in die L\u00f6sung.\nEs l\u00e4\u00dft sich nun nicht voraussehen, inwieweit die Diffusionsund die Reaktionsgeschwindigkeit, die Generalgeschwindigkeit des Vorganges bestimmen werden. Diese ist nun recht gering. Zur Erreichung des Gleichgewichtszustandes sind mehrere Tage erforderlich. Es ist daher sehr wahrscheinlich statthaft, die Geschwindigkeit der Diffusion gegen\u00fcber der der Reaktion als sehr gro\u00df zu betrachten. Das Verteilungsgleichgewicht der gel\u00f6sten Stoffe zwischen Fl\u00fcssigkeits- und Fermentphase wird sich also rasch einstellen. Die sp\u00e4teren Versuche \u00fcber Adsorptionserscheinungen des Ferments zeigen, da\u00df dies tats\u00e4chlich der Fall ist.\nDiese Reaktion stellt somit ein Analogon dar zu der von Loewenherz1) und sp\u00e4ter von Goldschmidt und Messerschmidt2) untersuchten Esterverseifung im heterogenen System aus Benzol und w\u00e4sseriger Salzs\u00e4ure. Das Verteilungsgleichgewicht der reagierenden Stoffe stellt sich rasch zwischen den beiden Phasen ein. Die Umsetzung erfolgt in der Phase der hohen Reaktionsgeschwindigkeit ; hier der w\u00e4sserigen Salzs\u00e4ure, dort im Ferment.\nDa also die Reaktion in der Fermentphase stattfindet, so sind die dort herrschenden Konzentrationen f\u00fcr den Verlauf des Vorganges bestimmend.\nBedeuten nun Cs, Ca, Ce, Cw, die Konzentrationen dieser Stoffe (S\u00e4ure, Alkohol, Ester, Wasser) in der Fermentphase, so kann man in erster Linie die Geschwindigkeitsgleichung formulieren :\ndx\ndt\nki \u2022 Ca \u2022 Cs \u2014 ke \u2022 Cw \u2022 Ce-\nNun sind die Mengen von Alkohol und Wasser, welche bei dem Vorgang verschwinden, resp. entstehen, sehr klein gegen\u00fcber den vorhandenen. Es wird daher durch die Reaktion die Konzentration dieser Stoffe nur unwesentlich ge\u00e4ndert, und es ist daher zul\u00e4ssig, sie als konstant zu betrachten. Mit kx\n*) Zeitschrift f. physik. Chem., Bd. XVI, S. 389 (1894).\n*) Zeitschrift f. physik. Chem., Bd. XXXI, S. 235 (1891).","page":292},{"file":"p0293.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 293\nund k2 vereinigt, ergeben sie die neuen Konstanten und k2'. Die Gleichung lautet alsdann:\n-jjr = ki \u2022 Cs \u2014 k2 \u2022 Ce-\nWie oben schon erw\u00e4hnt wurde, wird der Fortschritt der Reaktion gemessen durch Titration eines Gemisches der beiden Phasen. Man findet also die Summe von S\u00e4ure in L\u00f6sung plus S\u00e4ure im Ferment. Diese letztere Menge ist nun aber unme\u00dfbar klein, wie sp\u00e4tere Versuche zeigen. Man findet also bei der Titration praktisch nur die S\u00e4uremenge, welche sich in L\u00f6sung befindet. Nimmt man nun die G\u00fcltigkeit des Nernstschen Verteilungssatzes f\u00fcr die Verteilung der Komponenten zwischen L\u00f6sung und Ferment an, also\nCs im Ferment = a \u2022 Cs in L\u00f6sung\nCe \u00bb\t\u00bb\t\u2014 \u00df * Ce \u00bb\t\u00bb\nund f\u00fchrt diese Werte in obige Gleichung ein, so erh\u00e4lt man unter Ber\u00fccksichtigung, da\u00df\na \u2022 ki = ki und \u00df \u2022 k2 = k2,\n= ki \u2022 Cs \u2014 k2 \u2022 CE\nIst a die Anfangskonzentration der S\u00e4ure, x die zur Zeit t verbrauchte S\u00e4uremenge = entstandene Estermenge, so gilt, wenn urspr\u00fcnglich kein Ester vorhanden war,\n= ki \u2022 (a \u2014 x) \u2014 k2 \u2022 x\ndx _ dt \u2014 x\nIm Gleichgewichtszustand ist: Ce ki\n0, also:\n\nwo\nCs k2\ta \u2014 x\ndas x beim Gleichgewicht bedeutet.\nDie Integration obiger Gleichung ergibt:\nIl = -L.fc\u00fc\n2 t\n1\nt\tt \u2014 x\na \u2014 \u00a3\n1\nI\na\n\u2022 ln\nx\na\n\u2022 ln\nx\nki + k2 =\n\u2022 ln\nDiese Gleichungen geben die Berechnung der kv k2- und kj -f- k2-Werte aus den Esterbildungsversuchen an.","page":293},{"file":"p0294.txt","language":"de","ocr_de":"294\nWilhelm Dietz,\nF\u00fcr die Berechnung dieser Werte aus den Esterzersetzungsversuchen ist zu beachten, da\u00df hierf\u00fcr die Differentialgleichung lautet :\n= k2 \u2022 (a' \u2014 x') \u2014 ki \u2022 x'\nwo a' und x' sich auf die Esterkonzentrationen beziehen.\nDie Integration dieser Gleichung liefert: _ 1 *' 1. g . 1, _ 1 (a'-\u00a30\nki +\nVersuche mit Ols\u00e4ure und \u00c4thylalkohol.\nDie Versuche mit diesen Komponenten wurden in \u00c4thylalkohol mit 10\u00b0/o Wassergehalt angestellt. Gr\u00f6\u00dfere Wasserkonzentrationen konnten nicht gut angewandt werden, weil sonst die Reaktionsgeschwindigkeit zu klein wurde.\nEin zun\u00e4chst angestellter Versuch zeigte, da\u00df die Autokatalyse durch das vorhandene Wasserstoffion gegen\u00fcber der\nKatalyse durch Ferment vernachl\u00e4ssigt werden konnte.\n\u2022\u2022 \u2022* _____ Eine Mischung von \u00c4thylalkohol und Ols\u00e4ure, deren Titer\n6,10 ccm Ba(OH)2 war, wurde in einem verschlossenen Kolben\nin einem Thermostaten (35\u00b0 C.) gebracht. Nach einem Monat\nbetrug der Titer 6,40 ccm Ba(OH)2. Wie man hieraus ersieht,\nist also durch Autokatalvse keine S\u00e4ure verschwunden; im\nGegenteil ist der Titer sogar etwas gestiegen. Diese kleine\n\u2022 \u2022\nZunahme ist wohl auf eine Oxydation der Ols\u00e4ure \u2014 als unges\u00e4ttigte S\u00e4ure \u2014 durch den Luftsauerstoff zur\u00fcckzuf\u00fchren. Um diesen auszuschalten, wurden daher die sp\u00e4teren Versuche\nim Stickstoffstrome ausgef\u00fchrt.\n\u2022 \u2022\nDie Versuche mit Ols\u00e4ure waren meist nur orientierender Art und sollen daher im einzelnen nicht mitgeteilt werden. Sie litten alle an dem \u00dcbelstande, da\u00df sie sehr lange dauerten. So brauchte z. B. ein Versuch mit der gew\u00f6hnlichen Fermentkonzentration (5 g auf 270 ccm) ca. 6 Wochen, bis der Endzustand erreicht war. Da\u00df bei dieser langen Zeitdauer das Ferment nicht unver\u00e4ndert blieb, ist wohl selbstverst\u00e4ndlich.","page":294},{"file":"p0295.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 295\nDie k-Werte dieser Versuche sind daher auch nicht konstant, sondern sie fallen mit der Zeit. Bei Verwendung gr\u00f6\u00dferer Fermentkonzentrationen erreichte man zwar eine passendere Geschwindigkeit, allein in einem solchen breiartigen Gemisch waren die Titrationen sehr unscharf.\nDer in der folgenden Tabelle angef\u00fchrte Versuch ist mit gro\u00dfer Fermentkonzentration ausgef\u00fchrt worden. Das Volumen der Reaktionsfl\u00fcssigkeit betrug 270 ccm. In bezug auf \u00d6ls\u00e4ure war die L\u00f6sung 0,17 normal. Die Probeentnahme geschah mit einer 5 ccm-Pipette.\nZeit\tccm Ba(OH)2\tbi -f- k2\n0,00\t8,42\t.\t\n17,12\t6,42\t0,0085\n21,77\t6,10\t0,0080\n40,63\t4,85\t0,0076\n64,42\t3,85\t0,0071\n87,85\tCO o\t0,0071\n117,57\t2,45\t0,0071\n163,33\t2,00\t0,0066\n215,62\t1,70\t0,0065\n306\t1,50\t\u25a0 \u25a0 1\nWie man aus der vorstehenden Tabelle ersieht, liegt bei der angewandten Wasserkonzentration von 10\u00b0/o das Gleichgewicht so stark nach der Seite der Esterbildung, da\u00df die inverse Reaktion praktisch nicht gemessen werden konnte. Gr\u00f6\u00dfere Wasserkonzentrationen waren aber, wie oben schon erw\u00e4hnt, nicht gut verwendbar. Es sind deshalb diese Versuche mit \u00d6ls\u00e4ure und \u00c4thylalkohol nicht weiter fortgef\u00fchrt worden, da man in iso-Amylalkohol und n-Butters\u00e4ure geeignetere Komponenten fand.\nVersuche mit n-Butters\u00e4ure und i-Amylalkohol.\nMit diesen Komponenten sind nun alle weiteren Versuche ausgef\u00fchrt worden.","page":295},{"file":"p0296.txt","language":"de","ocr_de":"296\nWilhelm Dietz,\nEine Vereinigung von Butters\u00e4ure und Amylalkohol unter dem Einfl\u00fcsse des in geringer Konzentration vorhandenen Wasserstoffions (von der Dissoziation der Butters\u00e4ure herr\u00fchrend) findet kaum statt. Ein Versuch zeigte, da\u00df innerhalb eines Monats nur 1,5 \u00b0/o S\u00e4ure verschwunden war. Dieser geringe Umsatz ist also ohne Einflu\u00df auf die Reaktion mit Ferment, welche h\u00f6chstens 14 Tage dauert.\nDie in den folgenden Tabellen mitgeteilten Konzentrationen sind zur leichteren \u00dcbersicht und zum Vergleich alle in Millimolen pro Liter berechnet. Die Zeit ist in Stunden angegeben.\nDie Gleichgewichtsmessungen.\nDie Versuche zur Bestimmung des Gleichgewichtszustandes\nsind mit denen zur Berechnung der Reaktionsgeschwindigkeit\n\u2022\u2022\nzusammen ausgef\u00fchrt worden. Der \u00dcbersicht halber sollen sie aber von diesen gesondert betrachtet werden.\nUm das Gleichgewicht m\u00f6glichst exakt zu erhalten, wurden die Versuche fast immer von beiden Seiten ausgef\u00fchrt. Man ging also einerseits von einer Esterl\u00f6sung in Amylalkohol, anderseits von einer gleich konzentrierten Butters\u00e4urel\u00f6sung aus und wartete den Endzustand der Reaktion ab. Diese ging immer bis sehr nahe an das Ende, so da\u00df dieses leicht extrapoliert werden konnte.\nWie schon gesagt, kann bei geringer Wasserkonzentration kein definierter Gleichgewichtszustand erhalten werden, da die Esterverseifung nur einen sehr geringen Betrag erreicht. Erst bei h\u00f6herem Wassergehalt des Amylalkohols bei 6,5 \u00b0/o wird diese Reaktion me\u00dfbar.\nSolche Versuche mit 6,5 \u00b0/o Wassergehalt und mit verschiedenen Anfangskonzentrationen der reagierenden Stoffe sind in Tabelle 1 unter Nr. 3, 4, 5 verzeichnet.\nBei noch gr\u00f6\u00dferen Wasserkonzentrationen erreicht die Gegenreaktion einen noch h\u00f6heren Betrag. Solche Versuche mit 8\u00b0/o Wassergehalt sind unter Nr. 6\u201413 aufgef\u00fchrt.\nBetrachtet man in der Tabelle 1 die Endkonzentrationen der Esterbildungsversuche und vergleicht sie mit denen der","page":296},{"file":"p0297.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 297\nzugeh\u00f6rigen Esterverseifungsversuche, so sieht man, da\u00df in allen F\u00e4llen die Endtiter praktisch dieselben geworden sind. Der Gleichgewichtszustand ist also von beiden Seiten in gleicher Weise erreicht worden, ist also unabh\u00e4ngig von der Richtung, in welcher die Reaktion verl\u00e4uft.\nDoch auch noch in anderer Hinsicht sind diese Versuche interessant. Die Messungen Nr. 9, 10, 11 sind ebenso wie die Nr. 6, 7, 8 alle in Amylalkohol mit 8\u00b0/o Wasser ausgef\u00fchrt worden. Jedoch war bei den ersteren das angewandte Fermentpr\u00e4parat von bedeutend geringerer Wirksamkeit als bei den letzteren.1) Trotzdem wurde auch in diesem Falle praktisch derselbe Gleichgewichtszustand erreicht. Das Fermentgleichgewicht ist also auch unabh\u00e4ngig von der G\u00fcte des Ferments.\nDer Versuch Nr. 12 wurde mit der doppelten Fermentmenge ausgef\u00fchrt wie der Vergleichsversuch Nr. 13. Auch hier sind bei beiden Messungen die Endtiter der L\u00f6sung gleich geworden. Das Gleichgewicht ist also auch von der Fermentkonzentration unabh\u00e4ngig.\nDie beiden zuletzt erw\u00e4hnten Versuche wurden mit demselben Fermentpr\u00e4parat angestellt wie Nr. 6, 7, 8, jedoch etwa 4 Wochen sp\u00e4ter. Dennoch ist der erreichte Endzustand praktisch derselbe wie bei Versuch Nr. 7. Das Alter des Ferments beeinflu\u00dft also das Gleichgewicht auch nicht.\nDiese Ergebnisse, die Unabh\u00e4ngigkeit des Gleichgewichts von der Fermentmenge, von der Vorgeschichte desselben usw. sind durchaus neu. Es ist \u00fcberraschend, da\u00df ein so instabiler K\u00f6rper, wie das Ferment, das durch geringe Ursachen oft durchgreifende Ver\u00e4nderungen erf\u00e4hrt, die Gleichgewichtserscheinungen mit einer Deutlichkeit, wie sie den Schwierigkeiten dieser Versuche entspricht, zum Ausdruck bringt. Das Ferment zeigt also hier durchaus den Charakter eines gew\u00f6hnlichen anorganischen Katalysators.\nWie verhalten sich nun die Fermentgleichgewichte zum Massenwirkungsgesetz ?\n*) Aus den Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten der Tabellen 6\u201411 zu ersehen.","page":297},{"file":"p0298.txt","language":"de","ocr_de":"298\nWilhelm Dietz,\nTabelle 1.\n\tEsterbildung\t\t\tEsterverseifung\t\t\t\nTabellen Nr.\tFer- ment- menge g\tWasser- konzen- tration \u00b0/o\tTiter in Millimolen pro Liter\tTiter in Millimolen pro Liter\tExtra- poliertes Gleich- gewicht\tK\tK'\n3\t5,01\t6,5\t50,42 1 Sr 10,58\t0,00 1 10,00\t10,16 \u00ab\t4,0\t\u2014\n4\t5,01\t6,5\t100,00 17,92\t0,00 1 Sr 15,00\t16,25\t5,2\t\u2014\n5\t5,01\t6,5\t196,30 1 Sr 28,75\t0,00 1 27,67\t27,91\t6,0\t\u2014\n6\t5,01\t8\t52,24 4 22,39\t0,00 22,76\t22,40\t1,3\t0,24\n7\t5,01\t8\t100,00 1 31,72\t0,00 1 Sr 31,34\t31,42\t2,2\t0,26\n8\t5,01\t8\t197,70 1 48,51\t0,00 1 Sr 44,40\t45,90\t3,3\t0,27\n9\t5,01\t8\t50,64 1 Sr 24,43\t0.00 21,89\t22,31\t1,3\t0,24\n10\t5,01\t8\t100,00 l\t0,00 4\t29,18\t2,4\t0,29\n\t\t\t32,61\t27,89\t\t\t\n11\t5,01\t8\t203,00 1 Sr 51,93\t0,00 1 Sr 44,63\t46,77\t3,3\t0,27\n12\t10,02\t8\t100,00 1 Sr 33,58\t0,00 1 Sr 32,85\t32,96\t2,03\t0,25\n13\t5,01 4-\t8\t100,00 ! Sr 32,85\t\t32,85\t2,01\t0,25","page":298},{"file":"p0299.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 299\nWendet man dasselbe auf diesen Fall an, so erh\u00e4lt man:\njr- _ Ce \u2022 Cw\nt<s \u2022 Uk\nWie oben schon gezeigt worden ist, erfahren die Kon-zentrationen des Alkohols und des Wassers w\u00e4hrend der Reaktion so geringe \u00c4nderungen, da\u00df sie als konstant betrachtet werden k\u00f6nnen. Mit der Konstanten K vereinigt, erh\u00e4lt man somit\nCe\nK =\nC\nVergleicht man die nach dieser Formel berechneten K-Werte (Tab. 1) der Versuche 3, 4, 5, so sollten, wenn das Massenwirkungsgesetz erf\u00fcllt w\u00e4re, diese Werte konstant bleiben. Ebenso sollten diejenigen der Versuche 6\u201413 konstant werden. Sie sind es aber durchaus nicht. In der Versuchsreihe mit 6,5 \u00b0/o Wasser ist eine \u00dcbereinstimmung noch einigerma\u00dfen vorhanden. Bei der mit 8\u00b0/o Wasser ist dies auch nicht ann\u00e4hernd mehr der Fall.\nBetrachtet man nun die K-Werte der beiden Versuchsreihen, die mit 8\u00b0/o Wasser angestellt wurden, in Abh\u00e4ngigkeit von der Anfangskonzentration, so findet man ungef\u00e4hr folgendes Verh\u00e4ltnis :\n1,3 : 2,2 : 3,3 : + 1 : 1,5 : 2 = J/T:\nEs l\u00e4\u00dft sich daher formell eine Konstanz der K-Werte erzielen, wenn man sie nach folgender Formel berechnet:\nK' =\np1/2\nCs\nDie nach dieser Gleichung erhaltenen Werte sind in Tabelle 1 (letzte Kolumne) verzeichnet. Man sieht, da\u00df nun die\n\u2022 \u2022\nK'-Werte leidlich konstant geworden sind. Uber die Bedeutung des Exponenten \u00ab1h\u00bb kann erst in einem sp\u00e4teren Abschnitte gesprochen werden.\nWie verhalten sich nun die heterogenen Fermentgleichgewichte zu dem Gleichgewicht im homogenen System?\nDas homogene Gleichgewicht wurde bestimmt in Amylalkohol mit 8\u00b0/o Wasser. Als Katalysatoren kamen sowohl","page":299},{"file":"p0300.txt","language":"de","ocr_de":"300\nWilhelm Dietz,\nSalzs\u00e4ure als auch Pikrins\u00e4ure in Anwendung.1) Aus diesen Versuchen berechnet sich die Gleichgewichtskonstante zu K = 5,7.\nDieser Wert gilt aber f\u00fcr 8\u00b0/o Wassergehalt. F\u00fcr 6,5 \u00b0/o findet man denselben angen\u00e4hert:\nVergleicht man diesen Wert mit den nach der Formel\nberechneten Zahlen, so findet man, da\u00df durchaus keine \u00dcbereinstimmung vorliegt. Die K-Werte der Reihen mit 8\u00b0/o Wasser zeigen mit dem des homogenen Systems verglichen, noch weniger \u00dcbereinstimmung.\nDie Konsequenzen, die sich hieraus ziehen lassen, k\u00f6nnen erst in einem sp\u00e4teren Kapitel behandelt werden.\nDie Geschwindigkeitsmessungen.\nDie Versuche zur Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit waren mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Es kam h\u00e4ufig genug vor, da\u00df w\u00e4hrend der Nacht die Riemen, welche die R\u00fchrvorrichtung antrieben, abfielen oder zerrissen. Diese Versuche waren dann meistens nicht zu verwerten. Auch mu\u00dften die Titrationen zur Messung des Reaktionsverlaufes oftmals w\u00e4hrend der Nacht ausgef\u00fchrt werden. Der Farbenumschlag des Indikators lie\u00df sich alsdann bei einer k\u00fcnstlichen Lichtquelle nur schwer erkennen. Es sind dementsprechend die gefundenen Werte mit relativ gro\u00dfen Versuchsfehlern behaftet. Trotzdem lassen die erhaltenen Resultate den Verlauf der Reaktion mit aller Deutlichkeit erkennen.\nDie zun\u00e4chst angestellten Versuche wurden mit geringer Wasserkonzentration des Amylalkohols ausgef\u00fchrt. In diesem Falle ist, wie vorauszusehen, die Gegenreaktion, d. h. die Esterzersetzung sehr klein. Man kann daher den Vorgang als einseitig verlaufend betrachten. Demgem\u00e4\u00df ist also die einfache Geschwindigkeitsgleichung erster Ordnung zu erwarten.\n*) Diese Versuche werden sp\u00e4ter noch ausf\u00fchrlicher beschrieben werden.","page":300},{"file":"p0301.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 301\nIT = k'(a-x) oder k = 4-\u2019ln\nIn Tabelle 2 sind zwei Versuche angef\u00fchrt mit den Wasserkonzentrationen 3,5 \u00b0/o und 5,5 \u00b0/o. Die \u00fcbrigen Verh\u00e4ltnisse sind dieselben. Die Werte k sind nach obiger Formel berechnet. Sie zeigen in beiden Reihen eine gute Konstanz. Man ersieht aus diesen Werten auch den bedeutenden Einflu\u00df, den die Wasserkonzentration auf die Geschwindigkeit des Vorganges aus\u00fcbt. F\u00fcr 5,5 \u00b0/o ist der k-Wert fast doppelt so gro\u00df als f\u00fcr 3,5 \u00b0/o. Es zeigt sich hier ein bemerkenswerter Unterschied der Katalyse durch S\u00e4uren und durch Ferment. W\u00e4hrend dort die Geschwindigkeit der Esterbildung mit steigendem Wassergehalt stark f\u00e4llt, nimmt sie hier dagegen zu.\nGeht man zu h\u00f6heren Wasserkonzentrationen \u00fcber, so wird ein unter Umst\u00e4nden sehr erheblicher Anteil der Butters\u00e4ure nicht verestert. Anderseits wird fertig zugesetzter Ester in dem gleichen Ma\u00dfe verseift. Es wird also unter diesen Verh\u00e4ltnissen die Geschwindigkeit beider Reaktionen me\u00dfbar.\nTabelle 2.\n\t3,5 \u00b0/o H20\t\t5,01 g Ferment 5,5\u00b0/-> H20\t\t\nt1)\tT!)\tk\tt\tT\tk\n0,00\t100,00\t\u2014\t0,00\t100,00\t\n2,00\t97.06 J\t0,0064\t2,00\t94,12\t0,013\n9,57\t87,10\t0,0062\t5,53\t87,82\t0,010\n14,35\t80,84\t0,0064\t10,33\t76,38\t0,012\n24,45\t69,74\t0,0063\t15,17\t67,54\t0,012\n31,88\t62,38\t0,0063\t25,20\t52,04\t0,012\n47,98\t48,32\t0,0065\t32,58\t43,18\t0,012\n55,27\t43,56\t0,0064\t48,83\t31,38\t0,012\n76,67\t33,94\t0,0060\t55,92\t28,80\t0,011\n100,42\t23,98*\t0,0062\t77,73\t22,16\t0,010\n384\t8,12\t0,0063\t385\t10,96\t0,012\n*) t = Zeit in Stunden.\n2) T = Titer der Reaktionsfl\u00fcssigkeit in Millimolen S\u00e4ure pro Liter.","page":301},{"file":"p0302.txt","language":"de","ocr_de":"302\nWilhelm Dietz,\nIn den Tabellen 3, 4, 5 sind sowohl die Esterbildungs-als auch die Esterverseifungsversuche verzeichnet, die in Amylalkohol mit 6,5 \u00b0/o Wasser angestellt worden sind. Gleichzeitig wurden auch die Anfangskonzentrationen von S\u00e4ure und Ester variiert. Der Gang der Gegenreaktion ist deutlich erkennbar. Sie ist also nicht mehr zu vernachl\u00e4ssigen. Die Berechnung mu\u00df deshalb nach der auf Seite 293 abgeleiteten Formel geschehen.\ni\nDie Werte k1 und k2 sind in den einzelnen Reihen befriedigend konstant. Nach der Theorie sollten nun aber auch die k2- resp. k2-Werte der drei Reihen unter einander \u00fcbereinstimmen, die Geschwindigkeitskonstanten also unabh\u00e4ngig von der Anfangskonzentration sein. Die Mittelwerte von k2 weichen nur wenig von einander ab, diejenigen von kx st\u00e4rker. Die Abweichung ist zwar nicht sehr betr\u00e4chtlich, aber immerhin vorhanden.\nTabelle 3.\n\t6,5 \u00b0/o Hs0\t\t5,01 g .Ferment\t\t\nEsterbildung\t\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tki\tt\tT\tts\n0,00\t50.42\t\t0,00\t0,00\t\n3,87\t46,67\t0,0087\t5,35\t0,92\t0,0016\n9,18\t41,50\t0.0094 J\t18,50\t2,58\t0,0014\n12,47\t38,33\t0.0099\t31.37 /\t4,17\t0,0015\n22,00\t32,50\t0,0092\t66.87 j\t6,67\t0.0014 \u00e9\n28,00\t28.75 /\t0,0095\t93,10\t6.92\t0,0015\n35,13\t26,83\t0,0087\t141,03\t9,25\t\n47,48\t21,67 j\t0,0091\t214,17\t10,00\t\n70,58\t16.66 j\t0,0089\t00\t10,16\t\n96,38\t14,17\t0,0083\t\t\t\n217,25\t10,58\t0,0091\t\t\t\n00\t10,16\t\t\t\t\nK =\t= 4 0; h -- 6,0.\nDs\tk2","page":302},{"file":"p0303.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 303\nTabelle 4.\n6,5 \u00b0/o H20 Esterbildung\n5,01 g Ferment Esterverseifung\nt\tT\tki\tt\tT\tk,\n0,00\t100,00\t-\t\t0,00\t0,00\t\u2014\n3,90\t93,74\t0,0072\t6,67\t2,50\t0,0018\n10,52\t80,83\t0,0090\t19,73\t6,50\t0,0018\n13,75\t77,60\t0,0089\t32,65\t8,08\t0,0015\n23,32\t65,00\t0,0084\t68,10\t12,50\t0,0015\n29,25\t59,17\t0,0083\t94,30\t13,08\t0,0016\n36,20\t53,33\t0,0082\t142,31\t14,00\t\n47,97\t45,00\t0,0081\t215,50\t15,00\t\n71,68\t33,34\t0,0081\t00\t16,25\t\n97,57\t27,08\t0,0076\t\t\t\n380\t17,92\t0,0082\t\t\t\nCO\t16,25\t\t\t\t\n\tK =\t\t pj C).\t\t Cs \u201c\tk2 -\t\t5,1.\t\n\t\tTabelle 5.\t\t\t\n\t6,5 \u00b0/o H20\t\t5,01 g Ferment\t\t\nEsterbildung\t\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tki\tt\tT\tk2\n0,00\t196,30\t_\t0,00\t0,00\t\n3,13\t186,60\t0,0073\t6,83\t5,00\t0,0018\n10,45\t165,90\t0,0072\t19,73\t10,83\t0,0015\n13,78\t158,30\t0,0070\t26,70\t13,33\t0,0015\n23,35\t138,30\t0,0068\t32,75\t15,67\t0,0013\n28,68\t126,70\t0,0070\t45,11\t18,33\t0,0015\n36,23\t112,90\t0,0071\t68,22\t20,83\t0,0012\n48,00\t96,25\t0,0070\t94,31\t23,33\t0,0012\n71,65\t70,00\t0,0072\t215,50\t27,08\t0,0014\n97,33\t56,24\t0,0068\t385\t27,67\t\n398\t28,75 #\t0,0071\t00\t27,91\t\n00\t27,91\t\t\t\t","page":303},{"file":"p0304.txt","language":"de","ocr_de":"304\nWilhelm Dietz,\nIn den Tabellen 6, 7, 8 sind Versuche verzeichnet, welche in Amylalkohol mit 8 \u00b0/o Wassergehalt, das sind ca. 4,4 Mole Wasser auf 8,2 Mole Alkohol, ausgef\u00fchrt wurden. Wie vorauszusehen ist, geht in diesem Falle die Esterbildung noch weniger weit vor sich, als in den vorhergehenden F\u00e4llen. Die Gegenreaktion ist hier also sehr erheblich, und sie kann gut verfolgt werden.\nFa\u00dft man die einzelnen Versuchsreihen ins Auge, so findet man auch hier eine gute Konstanz der kr resp. k2-Werte. So gut nun die einzelnen Reihen in sich stimmen, so schlecht ist aber die \u00dcbereinstimmung untereinander. Die krWerte sind hier ungef\u00e4hr unabh\u00e4ngig von der Anfangskonzentration der S\u00e4ure. Die k2-Werte steigen dagegen stark an mit abnehmender Esterkonzentration.\nBetrachtet man die Konstanten k2 der Esterverseifung genau, so findet man folgendes : W\u00e4hrend die Esterkonzentrationen im Verh\u00e4ltnis 1:2:4 zunehmen, nehmen die Werte von\nk2 ungef\u00e4hr im Verh\u00e4ltnis 1 : 1,5 : 2, d. i. ca. ^1 : J/2 : J7 4 ab.\nTabelle 6.\n\t8\u00b0 h\tH\u201e0\t\t\t5,01 g Ferment\t\t\n\tEsterbildung\t\t\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tki\tki\tt\tT\tk2\tk2\n0,00\t52,24\t\t\t\u2014\t0,00\t0,00\t\t\t\t\u2014\n1,03\t50,75\t0,012\t0,013\t4,38\t4,48\t0,0095\t0,077\n1,98\t48,51\t0,017\t0,018\t8,03\t8,57\t0,0112\t0,084\n4,00\t45,52\t0,016\t0,018\t17,18\t14,18\t0,0108\t0,079\n6,98\t42,38\t0,014 |\t0,016\t24,53\t15,67\t0,0091\t0,066\n11,00\t36,94\t0,016\t0,019\t90,00\t22,76\t0,0101\t0,076\n15,98\t31,72\t0,018\t0,022\t00\t22,40\t\t\n25,47\t27,46\t0,017\t0,021\t\t\t\t\n97,50\t22,39\t0,016\t0,018\t\t\t\t\n00\t22,40\t\t\t\t\t\t\n___ 1 fi-\tCe \u2014 1 a\nk2 \u201c 1,6 \u2019\tCs \u201c 1,d'\nH- = 0,24; \u2014 = 0,24. k2\tCs","page":304},{"file":"p0305.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 305\nTabelle 7.\n\t8\u00b0 Io\tH.O\t\t\t5,01 g Ferment\t\t\n\tEsterbildung\t\t\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tkl\tki\tt\tT\tk2\tK\n0,00\t100,00\t\u25a0\t\u2014\t0,00\t0,00\t\u2014\t\u2014\n1,98\t94,04\t0.014 J\t0,014\t3,63\t5,60\t0,0075\t0,074\n4,00\t88,22\t0,014\t0,016\t7,60\t10,82\t0,0077\t0,075\n6,98\t80,60\t0,014\t0,018\t16,77\t17,54\t0,0064\t0,066\n11,55\t67,90\t0,016\t0,017\t24,05\t22,02\t0,0070\t0,067\n14,98\t62,69\t0,016\t0,018\t89,30\t31,34\t0,0072\t0,070\n25,10\t48,88\t0,016\t0,016\tGO\t31,42\t\t\n96,95\t31,72\t0,015\t0,017\t\t\t\t\nGO\t31,42\t\t\t\t\t\t\nTabelle 8.\n\t8\u00b0 Io\tH.O\t\t\t5,01 g Ferment\t\t\n\tEsterbildung\t\t\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tki\t\tt\tT\tk2\tk;\n0,00\t197,70\t\u2014\t\t\u2014\t0,00\t0,00\t\u2014\t\u2014\n1,58\t187,40\t0,015\t0,016\t2,95\t6,86\t0,0055\t0,076\n4,00\t177.60 J\t0,012\t0,012\t7.20 j\t13,44\t0,0049\t0,068\n7,00\t160,80\t0.013 j\t0,014\t16,40\t24,25\t0,0046\t0,065\n10,40\t147,00\t0,013\t0,014\t23,65\t30,23\t0,0045\t0,063\n15,05\t126,50\t0,014\t0,015\t45,07\t40,30\t0,0047\t0,063\n24,48\t98,51\t0,014\t0,016\t88,83\t44,40\t0,0048\t0,067\n31.62 /\t88,06\t0,014\t0.015 j\tOC\t45,90\t\t\n96,30\t48,51\t0,014\t0,015\t\t\t\t\nGO\t45,90\t\t\t\t\t\t\n#\nHoppe-Seyler\u2019s Zeitschrift f. physiol. Chemie. LII.\n20","page":305},{"file":"p0306.txt","language":"de","ocr_de":"306\nWilhelm Dietz,\nDasselbe Verh\u00e4ltnis war auch schon bei den Gleichge-\nwichtskonstanten dieser Versuche gefunden worden. Dort war \u2022 \u2022 ___________________________ _\nnun eine \u00dcbereinstimmung der K-Werte erreicht worden durch die Annahme, da\u00df nicht die ganze vorhandene Estermenge als aktive Konzentration auftritt, sondern nur die Quadratwurzel aus derselben.\nGeht man von diesem Gesichtspunkte bei der Aufstellung der Geschwindigkeitsgleichung aus, so erh\u00e4lt man, da\u00df die Geschwindigkeit der Esterverseifung jeweils proportional ist der Quadratwurzel aus der Esterkonzentration. Also\ndx\t_ <\ndt\nx1/*\nDie Gleichung f\u00fcr die Gesamtreaktion lautet alsdann:\ndx\ndt\nki \u2022 (a \u2014 x) \u2014 k2 \u2022 xi/2\ndx\n= 0, erh\u00e4lt man:\n21/.- C\u00ff\nF\u00fcr das Gleichgewicht, wo d\nTr _ ki _\tx1^\t___ ______ _________\n\u201c kg ~~ (a\u2014 x) \u2014 a \u2014 \u00a3 ~ Gs Vom fertigen Ester ausgehend, lauten die Gleichungen:\n= k2 \u2022 (a \u2014 xi)1/* \u2014 ki \u2022 Xi\ndx\ndt\nK\nki\n(a\u2014Xi)1/s\nk<\nx\npVi\nV-^E\nCT\nIntegration der kinetischen Gleichung.\nF\u00fcr den Fall der Esterbildung lautet nach obigem die\nDifferentialgleichung :\ndx .tf v = kj \u2022 (a \u2014 x) -\ndt\nk2 \u2022 x1/a oder\nr\ndt\n/ k.'-\ndx\nsetzt man x1/st =\n-4 -t + c\nZ. X\n(a \u2014 x) z2, so ist dx z \u2022 dz\nl.i\nk2 \u2022 x12 2z \u2022 dz\nz \u2022 dz\nz2 + iz\na\nJ (z-z>)-\n(z\u2014z\u00fc)","page":306},{"file":"p0307.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 307\n1\nWO\nK ki\nr; Zl:2\n2K\n+y\na -j-\n4K\ndx\nunter Ber\u00fccksichtigung, da\u00df im Gleichgewicht a \u2014 x a \u2014 1\nist oder\n0\nK =\nx12\nbedeuten :\n\\ \u00a3\nwo \u00a3 die Werte von x im Gleichgewicht\na\n=-\u2022 Z2 =\n1\t\\z] * M\nDie Aufl\u00f6sung obigen Integrals erfolgt nach Zerlegung in\nPartialbr\u00fcche. Man erh\u00e4lt so:\nki . ~\t/ dz\na\n=\u201c\u2022/\nC dz1\nJ\n(z \u2014 Zl)\n4- \u00df\ndz\n(z \u2014 z2)\nz)\n\u201cf* \u00df\ndz\n(z \u2014 zi)'\nz\nwo: a =\nz\n; \u00df\n2\nist.\nki\n1 \"2 t = \u2014 a \u2022 [\u2014 ln (z1 1\nz\nz\n1\t~2\nz)] + \u00df \u2022\t(Z  Z2) 4\" C.\nZ\n[Zj \u2022 ln (Zj \u2014 z) \u2014 z2 \u2022 ln (z \u2014 z2)] -f- C.\n1 2\nSetzt man die Werte von: z, zr z2 ein, so resultiert:\nki\n. t\nVT\n\u25a0 ln f\nVx\n)\n+ c.\na + \u00a3\t\u00a3\t\u2018\u201cM/\u00a3\n+ \u00ffT-ln (* x + \u00ffr\nDie Elimination der Integrationskonstanten erfolgt auf Grund des Wertes t = 0, f\u00fcr den x = 0 ist, also:\nG = \u2014 \u00a3 \u2022 ln J/ \u00a3 \u2014 a \u2022 ln\nki\ny s \u25a0\nF\u00fchrt man diesen Wert ein, so erh\u00e4lt man endlich:\n1\t2 a ' ( \u00a3 . / VT \\ . , / a\nt (a -j- \u00a3)\na\n\u2022 ln\nvT\u2014yn\n\u201cj\u2014 ln\nGx.\n\u00a3-)- a\n*) Diese Umformung ist n\u00f6tig, damit das Auftreten des Logarithmus von einer negativen Zahl vermieden wird.\n20*","page":307},{"file":"p0308.txt","language":"de","ocr_de":"308\tWilhelm Dietz,\nF\u00fcr die vom fertigen Ester ausgehenden Versuche ist zu beachten, da\u00df die Titration die entstandene S\u00e4uremenge = (der verschwundenen Estermenge) = x ergibt. Der vorhandene Ester ist also (a \u2014 x). Da nun die Geschwindigkeit der Reaktion der Quadratwurzel aus der jeweils vorhandenen Estermenge proportional sein soll, so lautet die Differentialgleichung :\n= k\u00e4 \u2022 (a \u2014\t\u2014 ki \u2022 x.\n*\nDiese Gleichung wird analog der vorigen aufgel\u00f6st. Man erh\u00e4lt durch Integration:\n\u2014 lf't= 2a\u2014T {(a \u2014 \u00a3)-ln(j/a \u2014 x \u2014 j/a \u2014 \u00cf)\n+ a.ln(y5^ + ^=-)} + C.\nDie Eliminierung der Integrationskonstanten erfolgt auf dieselbe Weise wie oben. Man erh\u00e4lt schlie\u00dflich:\n2 \u00a3 \u2022 |/a \u2014 \u00a3\t/\nt \u25a0 (2 a \u2014 \u00a3) ' | ^\n\u2014 \u00a3 \u2022 \"X a \u2014J\u2014 a ^\n\u00a3 \u2022 J/a \u2014 x -f- aj\nNach diesen beiden Gleichungen sind nun die in den Tabellen mit k^ und k^ bezeichneten Konstanten berechnet worden.\nMan sieht, da\u00df jetzt vollst\u00e4ndige \u00dcbereinstimmung der in Betracht kommenden Gr\u00f6\u00dfen vorhanden ist. Die Werte k' und k'\n1\tu\nsind sowohl in den einzelnen Reihen unter sich, als auch von einer zur anderen bei wechselnden Anfangskonzentrationen konstant. Die kj-Werte der Esterbildung werden durch die Einf\u00fchrung der Potenz 1k nur wenig ber\u00fchrt. Dagegen werden die k2-Werte der Esterverseifung bedeutend ver\u00e4ndert. Zwar sind noch immer kleine Abweichungen vorhanden; aber diese sind in Anbetracht der gro\u00dfen Versuchsfehler durchaus nicht bedeutender wie bei vielen anderen Reaktionen, bei denen anorganische Katalysatoren verwandt wurden.","page":308},{"file":"p0309.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 309\nTabelle 9.\n\t8 \u00bb/\u00ab H20\t\t\t\t5,01 g Ferment\t\t\n\tEsterbildung\t\t\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tkt\t\tt\tT\tk2\tki\n0,00\t50,64\t\u2014\t\u2014\t0,00\t0,00\t\u2014\t\u2014\n5,15\t46,77\t0,0069\t0,0078\t6,31\t4,63\t0,0071\t0,050\n9,17\t44,63\t0,0063\t0,0075\t10,58\t6,43\t0,0062\t0,044\n12,97\t43,17\t0,0057\t0,0071\t19,58\t11,58\t0,0072\t0,050\n308\t24,43\t0,0063\t0,0075\t26,41\t15,02\t0,0082\t0,055\n00\t22,31\t\t\t44,45\t17,60\t0,0069\t0,047\n\t\t\t\t117,75\t20,17\t0,0073\t0,033\n\t\t\t\t307\t21,89\t0,0071\t0,047\n\t\t\t\t00\t22,31\t\t\nki\nk2\nki\n0,9;\n0,16;\nCe\nCs Ce\nVs\nCs\n1,3;\n0,24.\nTabelle 10.\n\t8\u00b0/o\tH\u00e4O\t\t\t5,01 g Ferment\t\t\n\tEsterbildung\t\t\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tki\tk't\tt\tT\tk2\tv' K2\n0,00\t100,00\t.\t\t\t0,00\t0,00\t_\t.\n2,08\t96,99\t0,0064\t0,0084\t6,30\t5,58\t0,0043\t0,044\n5,18\t91,83\t0.0073 /\t0,0077\t10,05\t8,84\t0,0045\t0,047\n9,23\t86,24\t0,0072\t0,0077\t19,41\t13,73\t0,0042\t0,044\n12,95\t80,67\t0,0074\t0,0080\t26,18\t17,60\t0,0045\t0,044\n22,37\t71,24\t0,0072\t0,0080\t44,25\t21,03\t0,0037\t0,039\n29,07\t64,79\t0,0073\t0,0081\t117,57\t24,03\t0,0042\t0,044\n47,11\t56,63\t0,0062\t0,0069\t306\t27,89\t\t\n120,15\t34,76\t0,0065\t0,0075\t00\t29,18\t\t\n306\t32,61\t0,0070\t0,0078\t\t\t\t\n00\t29,18\t\u00bb\t\t\t\t\t\nki\nk2\nki\n1 7*\n4 5\n0,18;\nCe\nCs\np Vs\nC:\n2,4;\n0,29.","page":309},{"file":"p0310.txt","language":"de","ocr_de":"310\nWilhelm Dietz,\nTabelle 11.\n\t8\u00b0/o\tH20\t\t\t5,01 g Ferment\t\t\n\tEsterbildung\t\t\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tki\tki\tt\tT\tk2\tF\n0,00\t203,00\t\t\u2014\t\u2014\t0,00\t0,00\t\u2014\t. .. -\n2,15\t194,50\t0,0088\t0,0090\t1,95\t3,01\t0,0034\t0,046\n5.20 *\t186,20\t0,0073\t0,0076\t6,30\t8,15\t0,0030\t0,047\n9,28\t173,80\t0,0074\t0,0079\t10,05\t11,*58\t0,0028\t0,044\n12,98\t163,10\t0,0076\t0,0081\t19,41\t20,17\t0,0029\t0,044\n22,41\t137,70\t0,0081\t0,0087\t26,17\t25,74\t0,0031\t0,044\n29,10\t128,70\t0,0074\t0,0080\t44,22\t31.32 j\t0,0025\t0,038\n47,15\t107,60\t0,0067\t0,0073\t129,13\t39,91\t0,0030\t0,044\n120,22\t71,66\t0,0051\t0.0074 j\t308\t44,63\t\t\n310\t51,93\t0,0073\t0,0081\tGO\t46,77\t\t\n00\t46,77\t\t\t\t\t\t\ni ;\nnli 2 t\u00abE\nc7\n0,27.\nIn den Tabellen 9, 10, 11 sind Versuchsreihen wiedergegeben, die ebenfalls in Amylalkohol mit 8\u00b0/o Wasser angestellt worden sind. Die Zahlenwerte der Konstanten sind jedoch nicht mit denen der Tabellen 6, 7, 8 zu vergleichen, da die Versuche mit einem anderen Fermentpr\u00e4parat ausgef\u00fchrt wurden, und es selbstverst\u00e4ndlich ist, da\u00df die katalytischen Eigenschaften verschiedener Pr\u00e4parate sehr verschieden sind.\nDoch auch bei diesen Versuchen findet man die gleichen Verh\u00e4ltnisse wieder, wie bei den vorigen, so da\u00df sie diesen analog zu betrachten sind.\nEinflu\u00df der Fermentkonzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit.\nSchon Kastle und Loewenhardt1) hatten bei ihren Ver-\\ suchen mit Pankreaslipase gefunden, da\u00df die Wirkung derselben proportional der Enzymkonzentration war.\nl) 1. c.\n*\n4","page":310},{"file":"p0311.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 311\nAuch bei diesem Ferment ist Proportionalit\u00e4t zwischen Reaktionsgeschwindigkeit und Fermentmenge vorhanden.\nUm den Einflu\u00df der Enzymkonzentration zu bestimmen, wurden Messungen mit konstanten S\u00e4ure- und Esterkonzentrationen bei verschiedenen Fermentmengen vorgenommen. In Tabelle 12 ist eine Versuchsreihe angef\u00fchrt, welche mit der doppelten Fermentmenge angestellt ist wie die \u00fcbrigen. Als Vergleichsserie dient sowohl Tabelle 13 als 6.\nMan ersieht hieraus deutlich den Zusammenhang zwischen Fermentkonzentration und Geschwindigkeitskonstanten ; doppelte Enzymmenge verdoppelt die k-Werte, so da\u00df also die Beziehung\nbesteht\ndx\ndF\nFerment\n(a \u2014 x) \u2014k2 \u2022 x1'2].\nWie schon auf Seite 297 erw\u00e4hnt wurde, ist das Gleichgewicht unabh\u00e4ngig von der Fermentkonzentration. Die Tabellen 12 und 13 bringen diese Verh\u00e4ltnisse sehr deutlich zum Ausdruck.\nTabelle 12.\nC\nE\nCs\n2,03;\n\n2,0.\n\t8\u00b0/\u00bb H\u201e0\t\t10,02 g Ferment\t\t\n\tEsterbildung\t\tEsterverseifung\t\t\nt\tT\tki\tt\tT\tk2\n0,00\t100,00\t\t\t\t0,00\t0,00\t\u2014\n1,12\t93,44\t0,027\t1,23\t3,65\t0,014\n5,82\t73,72\t0,025\t6,17\t14,60\t0,014\n10,57\t59,03\t0,026\t10,32\t17,52\t0,012\u2018)\n19,78\t40,88\t0,031\t19,42\t22,63\t0,009\n27,35\t37,96\t0,029\t27,00\t26,28\t0,009\n51,30\t33,58\t0,028\t43,15\t30,66\t0,009\nOD\t32,96\t\t51,00\t32,85\t0,014\n\t\t\t00\t32,96\ti\ni) W\u00e4hrend der Nacht war von der R\u00fchrvorrichtung der Riemen abgefallen.","page":311},{"file":"p0312.txt","language":"de","ocr_de":"312\nWilhelm Dietz,\nTabelle 13.\n8\u00b0/o Ha0\t5,01 g Ferment\nEsterbildung\nt\tT\tki\n0,00\t100,00\t___\n2,63\t94,84\t0,013\n7,05\t82,28\t*\t0,013\n11,03\t74,16\t0,014\n20,13\t58,30\t0,014\n27,97\t50,56\t0,015\n43,90\t40,23\t0,015\n51,17\t38,01\t0,014\n97,52\t33,58\t0,014\n363\t32,85\t\nDie Versuche der Tabellen 6, 12 und 13 sind noch weiterhin beachtenswert. Sie sind alle mit demselben Fermentpr\u00e4parat angestellt worden; die Versuche 12 und 13 aber ca. 4 Wochen sp\u00e4ter als 6. Trotzdem sind die k-Werte nicht sehr verschieden von einander. Es haben sich also die katalytischen Eigenschaften w\u00e4hrend dieser Zeit unver\u00e4ndert erhalten.\nBeziehungen zwischen Gleichgewicht und Reaktionsgeschwindigkeit.\nWendet man die Formel f\u00fcr die Reaktionsgeschwindigkeit :\ndx\ndF\n(a \u2014 x) \u2014 k2 \u2022 x\nauf den Gleichgewichtszustand an, wo -rr = 0 ist, so erh\u00e4lt man :\nk1 __ x ____\t\u00a3\nk2 a \u2014 x a\u2014\u00a3\nDie Gleichgewichtskonstante ist also gleich dem Verh\u00e4ltnis der Geschwindigkeitskonstanten.","page":312},{"file":"p0313.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 313\nBetrachtet man von diesem Gesichtspunkt aus die gefundenen Werte, so ergibt sich im gro\u00dfen und ganzen be-\nk\nfriedigende \u00dcbereinstimmung. Die K- wie auch die -Werte\n^2\nf\u00fcr die einzelnen Versuchsreihen seien der \u00dcbersicht halber hier zusammengestellt.\nF\u00fcr die Versuche mit 6,5 \u00b0/o Wasser (Tabelle 3\u20145) erh\u00e4lt man:\nAnfangskonzentration\t=\t0,05\tn.\t0,10 n.\t0,20 n.\nK\t=\t4,0\t5,2\t6,0\nkjt\t=\t6,0\t5,1\t5,0\n&\nDer Versuch mit 0,05 n. Anfangskonzentration zeigt eine erhebliche Abweichung. Die anderen beiden stimmen leidlich \u00fcberein.\nF\u00fcr die Versuche mit 8\u00b0/o Wassergehalt findet man:\nAnfangskonzentration\t=\t0,05\tn.\t0,10 n.\t0,20\tn.\nK\t=\t1,3\t2,2\t3,3\nki/ko\t=\tIfi\t2A\t3,4\nIn den einzelnen Versuchsreihen stimmen die K und ki/k2-Werte gut \u00fcberein. Man sieht auch, wie entsprechend der \u00c4nderung von k2 die Gleichgewichtskonstanten mit der Anfangskonzentration zunehmen. Bildet man nun f\u00fcr diese Versuche die Werte k^/k' so tritt alsdann eine befriedigende \u00dcber-\neinstimmung mit den Zahlen K' = C'e2|Cs ein. ktk/^ und K'\nsind nun sowohl in den einzelnen Reihen, als auch von einer zur anderen konstant.\nADfangskonzentration\t=\t0,05\tn.\t0,10 n.\t0,20 n.\nK'\t=\t0,24\t0,26\t0,27\nK/k2\t=\t0,24\t0,24\t0,23\nF\u00fcr die Versuche (Tabelle 9\u201411) liegen die Verh\u00e4ltnisse analog, doch ist hier die \u00dcb er einstimmung weniger gut.\nAnfangskonzentration =\t0,05 n.\t0,10 n.\t0,20 n.\nK\t=\t1,3\t2,4\t3.3 /\nkilk2\t=\t0,9\t1,7\t2,5\nK'\t=\t0,24\t0,29\t0.27 j\nfeilt;\t0,16\t0,18\t0,19","page":313},{"file":"p0314.txt","language":"de","ocr_de":"314\nWilhelm Dietz,\nFa\u00dft man die Ergebnisse der letzten Kapitel zusammen, so sieht man, da\u00df nicht nur in qualitativer, sondern auch in quantitativer Hinsicht das Ferment im gro\u00dfen und ganzen den Charakter eines echten Katalysators hat. Die Konstanz der k-Werte in den einzelnen Reihen, die \u00dcbereinstimmung der K-\nund k1(/k2-Werte der einzelnen Versuche, fernerhin die Unabh\u00e4ngigkeit der k'-, K'- und k^/k2-Werte von der Anfangskonzentration, die Proportionalit\u00e4t der Reaktionsgeschwindigkeit mit der Fermentmenge, alles das spricht durchaus daf\u00fcr, dem Fermente die Rolle eines echten Katalysators zuzuweisen.\n\u00dcber die Abweichungen, die auftreten, und besonders \u00fcber die Gleichgewichts Verschiebung, wird im letzten Kapitel gesprochen werden.\nErkl\u00e4rung der halben Potenz f\u00fcr die Esterkonzentrationen.\nDas Auftreten von Potenzen mit gebrochenen Exponenten in kinetischen Gleichungen ist schon oftmals beobachtet worden. Wie auf S. 299 schon gezeigt worden ist, w\u00fcrde dies also bedeuten, da\u00df nur die betreffende Potenz der Konzentration des reagierenden Stoffes aktiv auftritt. Handelt es sich z. B. um eine Gasreaktion, bei der Wasserstoff H2 in Reaktion tritt, und w\u00e4re der Exponent in der kinetischen Gleichung V2,\nso w\u00fcrde also nur j/\u00cb\u00c7 als aktive Konzentration auftreten. Diese ist nun proportional der Konzentration der Wasserstoffatome, wie aus folgenden Gleichungen ersichtlich ist.\nH2 2H\nK = -9t\n^h2\nCh = FKTC^\nAuf \u00e4hnliche Weise lie\u00dfen sich nun die Verh\u00e4ltnisse bei der Fermentreaktion deuten. Bildete z. B. der Ester in der amylalkoholischen L\u00f6sung Doppelmolek\u00fcle, und h\u00e4tte der Ester in der Fermentphase einfache Molekulargr\u00f6\u00dfe, so w\u00fcrden folgende Gleichungen gelten:","page":314},{"file":"p0315.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 315\nL\u00f6sung: Ferment:\nE2 ~---t 2E\nCe = ]/k7c^ im Ferment : in L\u00f6sung.\n/\nDie im Ferment wirkende Esterkonzentration w\u00fcrde also proportional sein der Quadratwurzel aus der Esterkonzentration in der L\u00f6sung. Nun verhalten sich aber die Ester normal. Es ist daher auf diesem Wege eine Erkl\u00e4rung der halben Potenz ausgeschlossen.\nBei der Ableitung der kinetischen Formel auf S. 293 war die Voraussetzung gemacht worden, da\u00df die Verteilung der Reaktionskomponenten zwischen L\u00f6sung und Ferment nach dem Nernstschen Verteilungssatze erfolgte. Also:\n1.\tCe im Ferment = a \u2022 Ce in L\u00f6sung.\nDie Versuche mit 8\u00b0/o Wassergehalt des Amylalkohols in Tabelle 6\u201411 zeigen nun aber, da\u00df durch die Annahme einer Verteilung des Esters nach dieser Gleichung den experimentellen Tatsachen nicht entsprochen wird. Nimmt man dagegen\ndie modifizierte Form der obigen Gleichung:\n1 /\n2.\tCe im Ferment = a \u2022 Ce in L\u00f6sung\nals g\u00fcltig an, so tritt vollst\u00e4ndige \u00dcbereinstimmung der berechneten Gr\u00f6\u00dfen ein.\nDer obige Ausdruck an Stelle des Henryschen Gesetzes ist nun durchaus nicht ungew\u00f6hnlich. So folgen z. B. die Adsorptionserscheinungen oft nicht dem einfachen Verteilungsgesetz, sondern einer modifizierten Form, analog der obigen. Der Exponent ist zwar hier nicht immer gleich V2, doch ist er f\u00fcr Stoffe, die einigerma\u00dfen erheblich adsorbiert werden, n\u00e4her an La als an 1 gelegen. F\u00fcr Stoffe, welche nur schwach adsorbiert werden, ist der Exponent ungef\u00e4hr gleich 1.\nBetrachtet man also die Konzentrationen, welche im Ferment herrschen, durch Adsorption hervorgerufen, so erscheint diese Auffassung sehr geeignet, die Tatsachen zu erkl\u00e4ren.\nEs war nun interessant zu untersuchen, ob eine Adsorption der reagierenden Komponenten, insbesondere des Ester^","page":315},{"file":"p0316.txt","language":"de","ocr_de":"316\nWilhelm Dietz,\nund der Butters\u00e4ure, im nachweisbaren Grade vorhanden war, und ob es m\u00f6glich war, das Gesetz der Verteilung zu bestimmen.\nDie Verteilungsversuche, die zu diesem Zwecke angestellt wurden, mu\u00dften alle mit sehr gro\u00dfen Fermentkonzentrationen ausgef\u00fchrt werden, um nur einigerma\u00dfen eine Adsorption erkennen zu lassen. Sie wurden alle bei 0\u00b0 ausgef\u00fchrt, um eine Reaktion der Stoffe aufeinander m\u00f6glichst zu vermeiden. Zun\u00e4chst wurde festgestellt, da\u00df die Adsorptionen rasch erfolgen.\nVersuch.\nZu einer Butters\u00e4urel\u00f6sung in Amylalkohol mit dem Titer (der klaren L\u00f6sung) 11,55 ccm Ba(0H)2 wurde Ferment gegeben. Nach 5 Minuten war der Titer 11,40. Nach 1 Stunde 11,41. Man ersieht hieraus, da\u00df die Adsorption nur in geringem Ma\u00dfe vorhanden ist, da\u00df sie aber rasch erfolgt.\nIm folgenden sind noch einige Zahlen von Adsorptionsversuchen angef\u00fchrt:\nTiter der Butters\u00e4urel\u00f6sung ohne Ferment\tNach Zusatz von Ferment\n15,80\t15,75\n31,32\t30,82\n62,90\t62.50 /\nDie Fermentmenge war 1 g. Das Volumen der L\u00f6sung betrug 20 ccm.\nDiese Zahlen zeigen deutlich, da\u00df Adsorption vorhanden ist. Jedoch ist es bei ihrer Kleinheit nicht m\u00f6glich, Gesetzm\u00e4\u00dfigkeiten hieraus abzuleiten.\nDie Verteilungsversuche, die mit buttersaurem Amylester ausgef\u00fchrt wurden, ergaben ein besseres Resultat. Sie wurden in folgender Weise angestellt. Eine Esterl\u00f6sung in Amylalkohol wurde mit Ferment gut durchgesch\u00fcttelt, dann zentrifugiert, und der Ester durch Verseifen bestimmt. Diese letztere Operation wurde so vollzogen, da\u00df man zu der L\u00f6sung eine bestimmte Anzahl Kubikzentimeter Ba(0H)2 gab, und dann durch Zugabe von \u00c4thylalkohol das Ganze homogen machte. Erhitzt","page":316},{"file":"p0317.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 317\nman nun ca. V2 Stunde auf dem Wasserbade, so ist die Verseifung beendet. Unterl\u00e4\u00dft man dagegen den Zusatz von \u00c4thylalkohol, so bleibt das System heterogen, und in der obigen Zeit ist erst ein kleiner Teil des Esters verseift. Bei diesen Versuchen wurde soweit wie m\u00f6glich die Einwirkung der Kohlens\u00e4ure der Luft verhindert. Trotzdem sind die Versuchszahlen mit ziemlichen Fehlern behaftet. Folgende Zahlen wurden gefunden :\nTiter des Esters ohne Ferment\tNach Zusatz von Ferment\tDifferenz\n,34,62\t32,41\t2,21\n20,40\t18,39\t2,01\n10,20\t8,31\t1,89\nDie Fermentmenge betrug 1,5 g, das Volumen der L\u00f6sung 20 ccm. Der Titer gilt f\u00fcr 5 ccm der fermentfreien L\u00f6sung.\nDiese Zahlen zeigen deutlich, da\u00df die Adsorption im st\u00e4rkeren Ma\u00dfe stattfindet, als bei der Butters\u00e4ure. Berechnet man aus diesen Zahlen nach obiger Formel (2) die Werte, so erh\u00e4lt man:\na = 0,39; 0,47; 0,65.\nDiese Werte sind nun allerdings nicht konstant. Bedenkt man jedoch, da\u00df die Adsorption an und f\u00fcr sich sehr klein ist, da\u00df ferner die ins Ferment hineingetretenen Mengen nicht direkt bestimmbar sind, sondern sich als Differenzen von gro\u00dfen Gr\u00f6\u00dfen ergeben, so sind solche Abweichungen immerhin m\u00f6glich. Jedenfalls sind die so erhaltenen Werte besser konstant, als die nach der Formel:\nGe im Ferment = a \u2022 Ce in L\u00f6sung\nberechneten:\n0,068; 0,11; 0,22.\nAuf Grund dieser Adsorptionsversuche ist es also sehr wahrscheinlich gemacht, da\u00df die Reaktion in der oben angedeuteten Weise verl\u00e4uft. Die Diffusionsgeschwindigkeit ist gegen\u00fcber der Reaktionsgeschwindigkeit sehr gro\u00df, das Verteilungsgleichgewicht zwischen den beiden Phasen wird sich","page":317},{"file":"p0318.txt","language":"de","ocr_de":"318\nWilhelm Dietz,\nalso rasch einstellen.1) Ferner sind die Konzentrationen der Reaktionskomponenten in der Fermentphase durch Adsorption bestimmt, und die halbe Potenz, in welcher die Esterkonzentration in der kinetischen Gleichung erscheint, findet ebenfalls durch die Adsorptionsversuche ihre Erkl\u00e4rung.\nDer im folgenden angef\u00fchrte Versuch war in der Absicht angestellt worden, zu zeigen, da\u00df am Ende der Reaktion der in der L\u00f6sung vorhandene Ester auch wirklieh gleich der verschwundenen S\u00e4uremenge war. Es w\u00e4re *z. B. denkbar, da\u00df der w\u00e4hrend der Reaktion im Ferment entstehende Ester nicht in dem Ma\u00dfe in die L\u00f6sung \u00fcberging, wie das Verteilungsgesetz es verlangt, sondern da\u00df ein Teil desselben mit dem Ferment irreversibel verbunden blieb. Das gleiche k\u00f6nnte m\u00f6glich sein f\u00fcr die S\u00e4ure, die bei der Gegenreaktion entst\u00fcnde. Diese irreversiblen Anteile von Ester resp. S\u00e4ure w\u00fcrden dann nicht als aktive Konzentrationen auftreten und damit w\u00e4ren s\u00e4mtliche Betrachtungen hinf\u00e4llig, die \u00fcber den Mechanismus dieser Reaktion aufgestellt worden sind.\nAm Schlu\u00df einer Versuchsreihe wurde die fermentfreie L\u00f6sung auf ihren Gehalt an Butters\u00e4ure und Ester untersucht.\nDer Anfangstiter der L\u00f6sung mit Ferment war 12,20 ccm Der Endtiter mit Ferment\t3,20 \u00bb\nDer Endtiter der klaren L\u00f6sung\t3,10 \u00bb\nEs befindet sich also praktisch keine S\u00e4ure im Ferment.\nZur Bestimmung des Esters wurde eine Portion der klaren L\u00f6sung mit einem gemessenen Quantum Barytwasser versetzt und der Ester in der angegebenen Weise verseift. Die verbrauchte Menge Barytwasser ergibt nun die Summe von Ester und S\u00e4ure, da letztere einen Teil des zur Verseifung zugesetzten Barytwassers neutralisiert. Es mu\u00df also die gefundene Anzahl Kubikzentimeter Barytwasser gleich dem Anfangstiter der L\u00f6sung sein. Gefunden wurde\n12,35, 12,00 gegen 12,20.\n0 Es liegt hier ein analoger Fall vor wie bei der Zersetzung des Antimonwasserstoffs. Hier ist ebenfalls die Reaktionsgeschwindigkeit klein im Vergleich zur Diffusionsgeschwindigkeit. Berl. Ber. 1907, S. 570.","page":318},{"file":"p0319.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 319\nHieraus ersieht man, da\u00df praktisch keine S\u00e4ure und Ester im Ferment vorhanden ist. Und somit wird der obige Einwand hinf\u00e4llig.\nBetrachtungen \u00fcber die durch das Ferment hervorgerufene Gleichgewicht sverschiebung und die Verletzung des zweiten Hauptsatzes\nder Thermodynamik.\nNach der Definition der Katalyse mu\u00df der Gleichgewichtszustand bei einer umkehrbaren Reaktion von der Natur des angewandten Katalysators unabh\u00e4ngig sein. Dieses ist nun bei der hier untersuchten Reaktion nicht der Fall.\nDas Gleichgewicht n\u00e4mlich, welches man bei der Verwendung von Wasserstoffion als Katalysator erh\u00e4lt, ist ein ganz anderes als bei Verwendung des Ferments. Jenes liegt bedeutend weiter nach der Seite der Esterbildung.\nDas Gleichgewicht im homogenen System wurde mit Salzs\u00e4ure als Katalysator ermittelt. Hierbei treten jedoch Schwierigkeiten auf. Ist n\u00e4mlich die Salzs\u00e4urekonzentration sehr gro\u00df, ca. 0,5 n, so zeigt sich eine Abh\u00e4ngigkeit des Gleichgewichtszustandes von der Katalysatormenge und zwar in der Weise, da\u00df bei hohen Salzs\u00e4urekonzentrationen die Esterbildung weiter fortschreitet. Erst bei kleinen Salzs\u00e4urekonzentrationen, ca. 0,03 n, bleibt das Gleichgewicht unabh\u00e4ngig von der Katalysator menge.\nDie Versuche sind in Amylalkohol mit 8\u00b0/o Wassergehalt angestellt worden. Sie wurden immer von beiden Seiten ausgef\u00fchrt. Die Anfangskonzentration der Butters\u00e4ure sowohl wie des Esters war 0,2 n.\nMit Salzs\u00e4ure als Katalysator erhielt man : Esterbildung = 85,55 \u00b0/o ; S\u00e4urebildung = 14,46 \u00b0/o.\nBei Verwendung von Pikrins\u00e4ure als Katalysator treten die oben bei der Salzs\u00e4ure erw\u00e4hnten Abweichungen nicht auf. Deshalb wurden die weiteren Gleichgewichtsbestimmungen hiermit ausgef\u00fchrt.\nMit Pikrins\u00e4ure als Katalysator erhielt man: Esterbildung = 85,49 \u00b0/o ; S\u00e4urebildung = 14,50 \u00b0/o.\nDer Gleichgewichtszustand im homogenen System bei Verwendung von Wasserstoffionen als Katalysator erreicht also","page":319},{"file":"p0320.txt","language":"de","ocr_de":"320\nWilhelm Dietz,\neinen ganz anderen Betrag als bei Verwendung des Ferments. Mit letzterem erh\u00e4lt man im g\u00fcnstigsten Falle bei 0,2 n Anfangskonzentration eine Esterbildung von ca. 75 \u00b0/o, w\u00e4hrend im homogenen System bei gleicher Anfangskonzentration 85,5 \u00b0/o gebildet werden. Die Gleichgewichtskonstanten zeigen nat\u00fcrlich ebensolche Abweichungen.\nBerechnet man dieselben nach der Formel:\ntt- _ [Ester] \u2022 [Wasser]\n[S\u00e4ure] \u2022 [Alkohol] *\nund setzt f\u00fcr [Wasser] 4,44 und f\u00fcr [Alkohol] 8,2 *) \u2014 Verh\u00e4ltnisse bei 8\u00b0/o Wassergehalt \u2014, so erh\u00e4lt man f\u00fcr das homogene System: K = 3,2, w\u00e4hrend die Versuche mit Ferment geben:\nAnfangskonzentration = 0,05 n\t0,10 n\t0,20 n\nK\t= 0,70 n\t1,2 n\t1,8 n.\nDiese Abweichung des Fermentgleichgewichts von dem homogenen bedingt nun aber einen erheblichen Widerspruch mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.* 2) Es l\u00e4\u00dft sich n\u00e4mlich das heterogene Fermentsystem zu einem Perpetuum mobile zweiter Art verwenden.\nBetrachtet man z. B. den Versuch in Tabelle 8.\nNachdem der Endzustand erreicht ist, l\u00e4\u00dft man das Ferment absitzen und trennt es von der klaren L\u00f6sung. Diese wird nun spontan, oder nach Zuf\u00fchrung einer Spur eines Katalysators auf reversiblem Wege, den Gleichgewichtszustand im homogenen System, d. h. bei 85\u00b0/o Esterbildung annehmen. Hierbei kann eine gewisse Arbeit gewonnen werden. Ist dieser Zustand erreicht, so kann durch Zugabe des Ferments wieder der alte Gleichgewichtszustand, d. h. bei 75\u00b0/o Esterbildung erhalten werden. Der hierzu erforderliche Aufwand an Arbeit wird dem Thermostaten in Gestalt von W\u00e4rme entzogen. Das System ist nunmehr wieder im alten Zustand, der Proze\u00df kann also wieder von vorn beginnen. Durch oftmaliges Wiederholen dieser Operationen kann man also durch einen Kreisproze\u00df bei konstanter Temperatur beliebig gro\u00dfe W\u00e4rmemengen\n*) Anzahl Mole pro 1 1 L\u00f6sung.\n2) Prof. Luther machte hierauf aufmerksam.","page":320},{"file":"p0321.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 321\nin Arbeit umsetzen. Man h\u00e4tte somit ein Perpetuum mobile zweiter Art. Dies ist aber nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik unm\u00f6glich.\nDiesen Widerspruch aufzukl\u00e4ren, ist bisher noch nicht gelungen.\nDer Gleichgewichtszustand, welcher sich mit Ferment endg\u00fcltig einstellt, ist durchaus ein echter. Er wird von beiden Seiten in exakter Weise erreicht. Er ist ferner unabh\u00e4ngig von der Katalysatormenge. Es liegt hier also nicht ein Fall vor, wie bei Tammann,1) wo die Spaltung des Amygdalins durch Emulsin Halt macht, bevor der wahre Endzustand erreicht wird. Hier steht die Reaktion nur deshalb still, weil das Ferment, das Emulsin, zerst\u00f6rt worden ist, und die Reaktion geht weiter, sobald neues Ferment hinzugef\u00fcgt wird. Rei unserer Reaktion ist dies nicht der Fall. Hat der Vorgang sein Ende erreicht, so \u00fcbt neu hinzugef\u00fcgtes Ferment keinen weiteren Einflu\u00df aus. Der Endzustand bleibt unver\u00e4ndert, wie Tabelle 14- zeigt.\nTabelle 14.\nEsterbildung.\nt\tT\n0,00\t100,00\n2,58\t98,28\n18,87\t81,70\n93,00\t51,06\n405\t28,94\n0,00\t29,792)\n24,00\t30,10\n72,00 t\t29,80\nx) Zeitschrift f\u00fcr physikal. Chemie, Bd. Ill, S. 24.\n2) Als nach 405 Stunden der Endzustand erreicht war, wurde neues Ferment hinzugegeben. Die Zunahme des Titers entspricht dem geringen S\u00e4uregehalt des Ferments.\nHoppe-Seyler\u2019s Zeitschrift f. physiol. Chemie. LD.\n21","page":321},{"file":"p0322.txt","language":"de","ocr_de":"322\nWilhelm Dietz,\nDa zur Verschiebung eines Gleichgewichtes eine Zufuhr von Energie n\u00f6tig ist, so lie\u00dfen sich die Abweichungen erkl\u00e4ren, wenn man das Ferment als Energiequelle auffa\u00dfte. Es k\u00f6nnte z. B. der Fall sein, da\u00df bei der Reaktion ein allm\u00e4hliches Absterben des Ferments erfolgte, und die hierbei frei werdende Energie die Verschiebung des Gleichgewichts veranla\u00dfte. Dann m\u00fc\u00dfte aber das Ferment, welches einmal gewirkt hat, in seiner Wirkung eine Einbu\u00dfe erlitten haben. Dies ist jedoch keineswegs der Fall. Nachdem das Ferment einmal gearbeitet hat, ist seine Wirkung durchaus nicht vermindert.\nIn Tabelle 15 ist links der urspr\u00fcngliche Versuch verzeichnet. Der Endzustand ist erreicht worden. Das Ferment wurde alsdann von der L\u00f6sung getrennt und mit neuem Reaktionsgemisch versetzt. Man sieht, die Wirkung ist erhalten geblieben. Die Geschwindigkeitskonstanten zeigen sogar einen erheblich gr\u00f6\u00dferen Wert als beim urspr\u00fcnglichen Versuch. Doch st diese Abweichung hier ohne Bedeutung.\nTabelle 15.\nEsterbildung.\nMit frischem Ferment\t\tangesetzt\tAngesetzt mit gebrauchtem Ferment von nebenstehendem Versuch\t\t\nt\tT\tki\tt\tT\tki\n0,00\t100,00\t\u2014\t0.00\t104,70\t\u2014\n28,37\t68,65\t0,0060\t18,58\t72,09\t0,0091\n54,25\t48,49\t0,0064\t23,50\t66,77 /\t0,0089\n104,71\t30,47\t0,0063\t39,75\t49,77\t0,0091\n196,33\t24,06\t0,0062\t48,50\t43,75\t0,0090\n302\t18,02\t\t65,50\t36,91\t0,0083\n\t\t\t118,00\t29,18\t0.0088\n\t\t\t250\t21,45\t\nDer Gleichgewichtszustand einer Reaktion kann durch den Katalysator ge\u00e4ndert werden, wenn dieser im Verlauf der Reaktion eine chemische oder physikalische \u00c4nderung erf\u00e4hrt. Es ist alsdann die Arbeit, welche bei der Zuf\u00fchrung des Kata-","page":322},{"file":"p0323.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 323\niysators zum Reaktionsgemisch erhalten wird, verschieden von derjenigen, welche bei der Entfernung desselben aufgewendet werden mu\u00df. Die Differenz dieser beiden Arbeiten ist dann dazu verwendet worden, die entsprechende Gleichgewichtsverschiebung hervorzubringen.\nSehr wahrscheinlich liegt bei dieser Reaktion ein solcher Fall vor. Durch die Adsorption, welche das Ferment auf die Reaktionskomponenten aus\u00fcbt, erleidet es selbst eine physikalischchemische \u00c4nderung. Damit h\u00f6rt dann auch die Unabh\u00e4ngigkeit des Gleichgewichts von der Natur des Katalysators auf.\nWie man aus allen Versuchen ersieht, scheint das Wasser\nden gr\u00f6\u00dften Einflu\u00df auf die Gleichgewichts Verschiebung aus-\n\u2022 \u2022\nzu\u00fcben. Bei den Versuchen mit 6,5\u00b0/o Wasser ist eine \u00dcbereinstimmung des Gleichgewichts mit dem im homogenen System noch einigerma\u00dfen vorhanden.1) In den Versuchen mit 8\u00b0/o Wasser ist dies durchaus nicht mehr der Fall. Es ist nun versucht worden, diesen Einflu\u00df des Wassers zu bestimmen. Allein vergeblich. Die Versuche sollten sich haupts\u00e4chlich auf die Adsorption des Wassers durch das Ferment erstrecken. Es war aber nicht m\u00f6glich, eine solche zu messen, weil es an geeigneten Methoden fehlte, geringe Wassermengen im Amylalkohol quantitativ zu bestimmen.2)\nBei der Betrachtung der Reaktionsgleichung:\nS\u00e4ure -f- Alkohol ^ Ester -f- Wasser ersieht man, da\u00df eine Erh\u00f6hung der Wasserkonzentration das Gleichgewicht mehr nach der linken Seite hin verschiebt, also dem Fermentgleichgewicht n\u00e4her kommt. Nimmt man nun an, da\u00df in der F ermentphase, wo die Reaktion stattfindet, die aktive Wasserkonzentration einen relativ h\u00f6heren Betrag erreicht als in der L\u00f6sung, so k\u00f6nnte man hiermit die Gleichgewichtsver-schiebung erkl\u00e4ren.\nUm nun die Abh\u00e4ngigkeit der Gleichgewichtskonstanten von der Anfangskonzentration zu erkl\u00e4ren, m\u00fc\u00dfte weiterhin die\n\u00fc Siehe Tabelle 1.\n2) Es wurde versucht, das im Amylalkohol vorhandene Wasser mit metallischem Calcium oder mit Calciumcarbid oder mit Aluminiumamalgam zu zersetzen und die entstehenden Gasmengen zu messen. Aber ohne Erfolg.\n21*","page":323},{"file":"p0324.txt","language":"de","ocr_de":"324\tWilhelm Dietz,\nAnnahme gemacht werden, da\u00df die Adsorptionsf\u00e4higkeit des Ferments dem Wasser gegen\u00fcber beeintr\u00e4chtigt wird durch die Konzentrationen der neben dem Wasser in der L\u00f6sung befindlichen Butters\u00e4ure und des Esters. Es m\u00fc\u00dfte also in verd\u00fcnnten L\u00f6sungen das Ferment mehr Wasser adsorbieren, oder wenigstens die aktive Masse oder der Dampfdruck des letzteren gr\u00f6\u00dfer sein als in konzentrierten. Dies w\u00fcrde mit unseren Kenntnissen \u00fcber die Gesetze der Adsorption noch ganz wohl vereinbar sein; aber der Widerspruch gegen den zweiten Hauptsatz w\u00e4re damit nicht beseitigt, denn die M\u00f6glichkeit eines Perpetuum mobile zweiter Art ist gegeben, auch wenn man die Vorstellung \u00fcber den Grund der Gleichgewichtsverschiebung akzeptiert. Es w\u00e4re aber durch diese Annahme eine Parallele hergestellt zwischen dem vorliegenden Fall und einem zweiten, den v. Schr\u00f6der1) vor einiger Zeit beobachtete.\nv. Schr\u00f6der fand bei seinen Untersuchungen \u00fcber die Erstarrungs- und Quellungserscheinungen der Gelatine, da\u00df eine im Wasser bis zum Gleichgewichtszustand aufgequollene Gelatineplatte nicht im Gleichgewicht war mit dem Dampfe des Wassers von gleicher Temperatur. Der Dampfdruck des in der Gelatine adsorbierten Wassers war vielmehr gr\u00f6\u00dfer als der des fl\u00fcssigen Wassers. Es destillierte also Wasser von der Gelatineplatte fort; brachte man nun diese wieder in das fl\u00fcssige Wasser, so nahm es wieder davon auf.\nMan kann also durch oftmaliges Wiederholen dieser Operationen bei konstanter Temperatur unbegrenzt W\u00e4rme in Arbeit verwandeln, also ein Perpetuum mobile zweiter Art konstruieren.\nDieser von v. Schr\u00f6der untersuchte Fall zeigt nun, wie durch Adsorption die adsorbierten Stoffe in ihren Dampfdr\u00fccken beeinflu\u00dft werden. Die aktive Konzentration, welche dem Dampfdruck proportional ist, wird somit auch ver\u00e4ndert.\nDie Gleichgewichtsverschiebung findet also eine Erkl\u00e4rungr aber der Widerspruch mit dem zweiten Hauptsatz bleibt bestehen, und es l\u00e4\u00dft sich noch nicht vorweg sehen, in welcher\nx) Zeitschrift f\u00fcr physikal. Chemie, Bd. XLY, S. 109 (1903).","page":324},{"file":"p0325.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. 325\nWeise eine befriedigende Erkl\u00e4rung dieser Tatsache gefunden werden wird.\nEs besteht die Absicht, die Untersuchung \u00fcber diesen Fall fortzusetzen.\nDie vorliegende Arbeit wurde von Anfang 1905 bis Herbst 1906 im Physikalisch-chemischen Institut der Universit\u00e4t Leipzig ausgef\u00fchrt.\nAn dieser Stelle m\u00f6chte ich mir gestatten, Herrn Prof. M. Bodenstein f\u00fcr die Anregung zu dieser Arbeit, sowie f\u00fcr die jederzeit bereitwillige Unterst\u00fctzung meinen w\u00e4rmsten Dank auszusprechen. Ebenso bin ich auch Herrn Prof. Luther f\u00fcr die mannigfaltigen n\u00fctzlichen Ratschl\u00e4ge zu Dank verpflichtet.\nDen Herren Tier\u00e4rzten am hiesigen Schlachthofe, und besonders Herrn Tierarzt Keil, spreche ich f\u00fcr die liebensw\u00fcrdige \u00dcberlassung der Pankreasdr\u00fcsen meinen w\u00e4rmsten Dank aus.","page":325}],"identifier":"lit18535","issued":"1907","language":"de","pages":"279-325","startpages":"279","title":"\u00dcber eine umkehrbare Fermentreaktion im heterogenen System. Esterbildung und Esterverseifung","type":"Journal Article","volume":"52"},"revision":0,"updated":"2022-01-31T15:49:06.425474+00:00"}