In de afbeelding die ik heb bijgevoegd stelt de rode lijn een reactie voor zonder katalysator en de blauwe lijn een reactie met katalysator. Door het toevoegen van de katalysator wordt de activeringsenergie verlaagd.
Wat echter opvalt aan de afbeelding, is het feit dat er twee extra bobbels (geel gemarkeerd) bij de katalysator zijn bijgekomen. Dit heb ik al zelf proberen te verklaren, maar ik betwijfel of ik het helemaal goed beredeneer. Zou iemand mij willen verbeteren waar het fout gaat?
De twee extra bobbels komen doordat het substraat moet binden aan het enzym. Het substraat moet zijn interacties met water hiertoe eerst kwijtraken en verbreekt dus de verbindingen met water. Dit kost energie en zorgt voor een daling van de enthalpie. Door het vastleggen neemt de entropie toe. Om een extra bobbel te krijgen moet dus de Gibb's free energy hoger zijn dan zonder de katalysator het geval was. Hiertoe moet de daling van de enthalpie groter geweest zijn dan de stijging van de entropie.
De extra bulten (barriëres) ontstaan doordat het mechanisme uit meer stappen bestaat. De eerste is binding aan het enzym, de tweede omzetting in product, de derde dissociatie van het enzym. Alle stappen, in om het even welk mechanisme, gaan gepaard met een stuk activeringsenergie dat nodig is.
Wat je in dit diagram ziet is dat de binding aan het enzym gunstig is, de Gibbs vrije energie ligt lager. Of dat gedreven is door enthalpie of entropie valt niet te zeggen. Normaal gesproken is het vormen van een binding voornamelijk enthalpie-gedreven (dus veroorzaakt door vrijkomende warmte) maar bij reacties in water (met enzymen dus) moet je voorzichtig zijn. In veel gevallen betekent het los kunnen laten van watermoleculen een toename van de entropie die verantwoordelijk is voor de reactie!
Hoe dan ook, je moet wel eerst een bult over. Dat kan in dit geval ook zijn omdat het enzym zich deels moet openvouwen om het substraat te binden, waardoor het in eerste instantie een minder gunstige structuur heeft.
In het algemeen bestaat zo'n barriëre eruit dat er al wel bindingen zijn verbroken, maar nog geen nieuwe bindingen gevormd.
Verder, en dat is eigenlijk de belangrijkste (grootste) fout die je maakt: Je relateert breken van bindingen aan daling van de enthalpie, en dat moet een stijging van de enthalpie zijn. Naar boven toe op de y-as betekent dat er energie in moet. Verder relateer je "vastleggen" aan een stijging van de entropie, en dat moet juist een daling zijn. Zodra een binding wordt gemaakt en atomen of moleculen aan elkaar zitten, neemt het aantal deeltjes en ook de bewegingsmogelijkheid af. En daardoor daalt de entropie.
Heel erg bedankt voor de uitgebreide uitleg! Het is wel duidelijk dat ik het totaal verkeerd begreep, maar volgens mij snap ik het nu beter.
Wel heb ik nog een vraagje. Uiteindelijk ontstaan er dus extra bobbels. U had gezegd dat de enthalpie stijgt en de entropie daalt. Ik heb dus te maken met een stijging en een daling van de enthalpie respectievelijk de entropie, maar toch krijg ik een bobbel in mijn figuur. Waarom is het dan bijvoorbeeld niet zo dat er juist een dal ontstaat?
Voordat de moleculen van de ene toestand (los substraat + los enzym) in de andere toestand (substraat gebonden aan enzym) zitten moeten er allerlei dingen gebeuren: watermoleculen moeten loslaten van het substraat, het enzym moet zich anders vouwen, etc.
Allemaal zaken die niet gunstig zijn en dus energie kosten.
Enzym en substraat moeten dus eerst door een toestand van hogere energie, voor ze tesamen in een toestand van lagere energie terechtkomen.
Tja, en waarom geen kuil? Op de y-as staat energie. Een kuil zou betekenen dat die toestand gunstiger is dan de begin- en eindtoestand die getekend worden. Maar als dat zo is, is er voor de moleculen geen reden om verder te reageren, dan kruipen ze gewoon samen in die kuil, en blijven ze daar zitten. En dan treedt er geen reactie op.
Met andere woorden: Als er sprake is van een chemische reactie, met een begintoestand die je kent en een eindtoestand die je kent, is er ook sprake van een berg.
