Zerlegung von Harnstoff - Einstiegsversuche
 Harnstoff kocht, zersetzt sich und setzt Ammoniak frei. |
 Ammoniak bildet mit der Luftfeuchtigkeit Dämpfe und färbt Indikatorpapier blau. |
Es wird gezeigt, dass Harnstoff in wässriger Lösung bei 100 °C stabil ist, in reiner Form ab der Schmelztemperatur (ca. 133 °C) dagegen zersetzt wird. Mit Urease findet die Zerlegung in wässriger Lösung dagegen schon bei Zimmertemperatur statt.
Thioharnstoff würde wie Harnstoff reagieren, das Enzym Urease dagegen setzt substratspezifisch nur Harnstoff, nicht aber Thioharnstoff um. (Versuche mit Thioharnstoff sind verboten)
Harnstoffzerlegung - Arbeitsblatt
1. Harnstofflösung kochen
Beobachtung: Der pH-Wert ändert sich nicht.
Erklärung: Harnstoff verändert sich in kochendem Wasser nicht.
2. Harnstoff hoch erhitzen
Beobachtung: In dem feuchten Universalindikatorpapier steigt der pH-Wert, scharfer Geruch.
Erklärung: Harnstoff zersetzt sich bei großer Hitze trocken und es entsteht Ammoniak. Ammoniak reagiert mit dem Wasser im Universalindikatorpapier zu einer alkalischen Lösung.
3. Harnstoff mit Urease zerlegen
Beobachtung: Der pH-Wert steigt.
Erklärung: Urease katalysiert die Hydrolyse von Harnstoff zu Kohlenstoffdioxid und Ammoniak schon bei Zimmertemperatur. Ammoniak reagiert mit dem Wasser zu einer alkalischen Lösung.
4. Versuche mit Thioharnstoff (verboten)
Versuch 1: Der pH-Wert ändert sich nicht. Thioharnstoff verändert sich in kochendem Wasser ebenfalls nicht.
Versuch 2: In dem feuchten Universalindikatorpapier steigt der pH-Wert, scharfer Geruch. Thioharnstoff zersetzt sich ebenfalls bei großer Hitze trocken unter Abspaltung von Ammoniak.
Versuch 3: Der pH-Wert steigt nicht. Thioharnstoff wird nicht durch Urease hydrolysiert.
Unterschiedliche Beobachtungen bei verschiedenen Versuchstemperaturen
Bei 100 °C (Versuch 1) verändert sich Harnstoff nicht. Bei 200 - 400 °C (Versuch 2) wird Harnstoff zu Ammoniak und weiteren Stoffen zersetzt. Bei Zugabe von Urease (Versuch 3) genügt bereits Zimmertemperatur, damit Harnstoff zersetzt wird.
Für Anspruchsvolle:
2. NH2-CO-NH2 + NH2-CO-NH2 -> NH2-CO-NH-CO-NH2 + NH3
3. NH2-CO-NH2 + H2O -> CO2 + 2 NH3