Kjemi 2 Høst 2021 · Matematikkoppgaver

Oppgave 1-1aOksidasjonstall for molybden i cyanidokompleks

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Hva er oksidasjonstallet til molybden (Mo) i komplekset $M o {(C N)}_{7} {(H_{2} O)}^{4 -}$ ?

Fasit

C

LøsningsforslagKI-generert

Komplekset består av ett Mo-ion og sju ligander. Cyanid, $C N^{-}$ , har ladning $- 1$ . Vann, $H_{2} O$ , er nøytralt. Summen av ladningene skal være lik ladningen til komplekset, $- 4$ . Med $x$ som oksidasjonstallet til Mo får vi

x + 7 \cdot (- 1) + 0 = - 4

Det gir $x = + 3$ . Svaret er C.

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 2
Temaer: Oksidasjonstall, Kompleksioner
Egen side: Åpne oppgave 1-1a for seg selv

Oppgave 1-1bBuffer fra ammoniakk og saltsyre blant fire stoffpar

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Hvilken kombinasjon av stoffer løst i vann kan gi en buffer?

Fasit

D

LøsningsforslagKI-generert

En buffer inneholder en svak syre og den korresponderende svake basen. Ammoniakk er en svak base. Tilsetter vi mindre saltsyre enn det som trengs for å nøytralisere all ammoniakken, blir bare en del av den omdannet til ammoniumioner:

N H_{3} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) \to N H_{4}^{+} (a q) + H_{2} O (l)

Løsningen inneholder da både $N H_{4}^{+}$ og $N H_{3}$ , altså et syre-base-par. Svaret er D.

I A og B er det bare en sterk syre eller en sterk base sammen med et nøytralt salt. I C er både $C O_{3}^{2 -}$ og $O H^{-}$ baser, så den svake syren mangler.

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Buffer, Syrer og baser
Egen side: Åpne oppgave 1-1b for seg selv

Oppgave 1-1cFargereaksjon med kationet i lyseblå saltløsning

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Et blått salt løses i vann. Løsningen blir farget lys blå.

Hvilken reagens vil gi fargereaksjon med kationet i denne løsningen?

Fasit

A

LøsningsforslagKI-generert

Den lyseblå fargen skyldes kobberioner, $C u^{2 +} (a q)$ . Med litt ammoniakk dannes først et lyseblått bunnfall av $C u {(O H)}_{2}$ . Med mer ammoniakk løses bunnfallet, og løsningen blir dypt blå. Fargen kommer fra kompleksionet ${[C u {(N H_{3})}_{4}]}^{2 +}$ :

C u^{2 +} (a q) + 4 N H_{3} (a q) \to {[C u {(N H_{3})}_{4}]}^{2 +} (a q)

Svaret er A.

Natriumklorid og eddiksyre gir ingen tydelig fargeendring med $C u^{2 +}$ i fortynnet løsning. Fenolftalein er en syre-base-indikator og reagerer ikke med kationet.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 1
Temaer: Uorganisk analyse, Kompleksioner
Egen side: Åpne oppgave 1-1c for seg selv

Oppgave 1-1dTre hvite salter som gir skarp lukt med syre og base

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

En blanding består av tre hvite salter. Saltblandingen er fargeløs og fullstendig løselig i vann. Ved tilsetning av noen dråper base, $N a O H (a q)$ , på litt av den faste saltblandingen ble det observert en skarp lukt. Ved tilsetning av litt syre, $H C l (a q)$ , ble det også observert en skarp lukt.

Hvilke tre stoffer kan være i blandingen?

Fasit

A

LøsningsforslagKI-generert

Skarp lukt med base viser at blandingen inneholder ammoniumioner. Basen frigjør ammoniakk:

N H_{4}^{+} (a q) + O H^{-} (a q) \to N H_{3} (g) + H_{2} O (l)

Skarp lukt med syre viser at blandingen inneholder acetationer. Syren danner eddiksyre, som lukter stikkende:

C H_{3} C O O^{-} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) \to C H_{3} C O O H (a q) + H_{2} O (l)

Bare A har både $N H_{4}^{+}$ og $C H_{3} C O O^{-}$ . Alle tre saltene i A er hvite og løselige. Svaret er A.

I B felles $P b {(O H)}_{2}$ , og det er ikke acetat til å gi lukt med syre. I C felles gult $P b I_{2}$ , og det er ikke ammonium. I D gir $C u S O_{4}$ blå løsning og bunnfall av $C u {(O H)}_{2}$ .

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Uorganisk analyse, Syrer og baser
Egen side: Åpne oppgave 1-1d for seg selv

Oppgave 1-1eMassespekter av alkohol med basetopp ved 31

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Figur 1 viser massespekteret til en alkohol.

Figur 1: Massespekter med relativ intensitet mot m/z fra 0 til 75, med høyeste topp ved m/z 31 og mindre topper blant annet ved 43 og 62

Hvilken av disse alkoholene gir MS-spekteret i figur 1?

Fasit

C

LøsningsforslagKI-generert

Toppen med høyest $m / z$ er ved $62$ . Den tolkes som molekylionet. Alternativene har disse molare massene:

propan-1-ol, $C_{3} H_{8} O$ : $60 g / m o l$
butan-2-ol og 2-metylpropan-1-ol, $C_{4} H_{10} O$ : $74 g / m o l$
etan-1,2-diol, $C_{2} H_{6} O_{2}$ : $62 g / m o l$

Bare etan-1,2-diol passer med molekylionet. Basetoppen ved $m / z = 31$ er $C H_{2} O H^{+}$ . Den dannes når bindingen mellom de to karbonatomene brytes, og molekylet deler seg i to like store deler. Svaret er C.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Organisk analyse
Egen side: Åpne oppgave 1-1e for seg selv

Oppgave 1-1fNMR-spekter av en isomer av C3H7Cl

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Figur 1 viser $^{1} H$ -NMR-spekteret til en isomer av $C_{3} H_{7} C l$ .

Figur 1: 1H-NMR-spekter med et multiplett ved omtrent 3,4 ppm og et dublett ved omtrent 1,4 ppm

Hvilket utsagn er ikke sant?

Fasit

B

LøsningsforslagKI-generert

Spekteret har to signaler, altså to ulike H-miljøer. Signalet ved 1,4 ppm er en dublett. Det kommer fra H-atomer med ett H-atom på nabo-C-atomet, altså de to $C H_{3}$ -gruppene. Signalet ved 3,4 ppm er splittet i sju topper (seks naboer + 1). Det kommer fra H-atomet på C-atomet som Cl er bundet til. Det elektronegative Cl-atomet gir det høye kjemiske skiftet. Dette passer med 2-klorpropan, $C H_{3} – C H C l – C H_{3}$ , som er symmetrisk. 1-klorpropan ville gitt tre signaler. A, C og D er derfor sanne. B er ikke sant, fordi H-atomene som gir signalet ved 1,4 ppm, sitter på $C H_{3}$ -gruppene.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Organisk analyse
Egen side: Åpne oppgave 1-1f for seg selv

Oppgave 1-1gpH i buffer av natriumpropanat og propansyre

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

En bufferløsning er laget ved å løse $0,1 m o l$ natriumpropanat, $N a C_{2} H_{5} C O O (s)$ , i 1 liter $0,2 m o l / L$ propansyre, $C_{2} H_{5} C O O H$ .

Hva er pH i denne bufferen?

Fasit

A

LøsningsforslagKI-generert

Løsningen inneholder den svake syren propansyre og den korresponderende basen propanat. Vi bruker bufferlikningen med $p K_{a} = 4,87$ for propansyre fra vedlegget. Syre og base er i samme volum, så vi kan bruke stoffmengdene:

\begin{matrix} pH & = p K_{a} + \lg \frac{n (C_{2} H_{5} C O O^{-})}{n (C_{2} H_{5} C O O H)} \\ = 4,87 + \lg \frac{0,1}{0,2} = 4,87 - 0,30 = 4,57 \end{matrix}

Her er $\lg 0,5 = - \lg 2 \approx - 0,30$ . Det er mer syre enn base, så pH må være lavere enn $p K_{a}$ . B gjelder bare når det er like mye syre og base. C får vi hvis vi bytter om syre og base. D er $p K_{b}$ for propanat.

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Buffer, PH
Egen side: Åpne oppgave 1-1g for seg selv

Oppgave 1-1hEddiksyreløsning som blir buffer med 0,1 mol NaOH

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Til en løsning av eddiksyre, $C H_{3} C O O H (a q)$ , tilsettes $0,1 m o l N a O H$ . Løsningen blir en buffer.

Hva var volumet og konsentrasjonen av eddiksyreløsningen som var utgangspunkt for denne bufferen?

Fasit

C

LøsningsforslagKI-generert

En buffer inneholder en svak syre og den korresponderende basen i sammenlignbare mengder (forhold mellom 1:10 og 10:1). NaOH reagerer fullstendig med eddiksyre:

C H_{3} C O O H (a q) + O H^{-} (a q) \to C H_{3} C O O^{-} (a q) + H_{2} O (l)

Det må altså være mer enn $0,1 m o l$ eddiksyre fra før, slik at noe syre blir igjen. Vi finner $n = c \cdot V$ for hvert alternativ. B og D gir langt under $0,1 m o l$ , så det blir overskudd av sterk base. C gir $0,25 m o l$ . Etter reaksjonen er det $0,15 m o l$ eddiksyre og $0,10 m o l$ acetat. Det er en god buffer. A gir $2 m o l$ , altså $1,9 m o l$ syre og bare $0,1 m o l$ acetat. Forholdet 19:1 er utenfor bufferområdet.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Buffer, Støkiometri
Egen side: Åpne oppgave 1-1h for seg selv

Oppgave 1-1iMellomprodukt fra brometan til etanal

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Forbindelsen X dannes fra brometan og kan omdannes direkte videre til etanal, som vist i reaksjonsligningene under.

C H_{3} C H_{2} B r \to forbindelse X

forbindelse X \to C H_{3} C H O

Hvilken forbindelse er forbindelse X?

Fasit

B

LøsningsforslagKI-generert

Brometan reagerer med hydroksidioner i en substitusjonsreaksjon. Br byttes ut med OH, og det dannes etanol:

C H_{3} C H_{2} B r + O H^{-} \to C H_{3} C H_{2} O H + B r^{-}

Etanol er en primær alkohol. Den kan oksideres direkte til etanal, for eksempel med surgjort dikromat. X er derfor etanol. Kloretan (C) og brometen (A) kan ikke oksideres direkte til et aldehyd. Dimetyleter (D) har ingen C–C-binding, så den kan ikke gi etanal.

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Organisk kjemi, Organisk syntese
Egen side: Åpne oppgave 1-1i for seg selv

Oppgave 1-1jPåstander om kiralitet og kondensasjonspolymer for 2-metylpropan-1-ol

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Under er to påstander om 2-metylpropan-1-ol.

i) Et av C-atomene i forbindelsen er kiralt.
ii) 2-metylpropan-1-ol kan være monomer i en kondensasjonspolymer.

Er noen av påstandene riktige?

Fasit

D

LøsningsforslagKI-generert

2-metylpropan-1-ol er ${(C H_{3})}_{2} C H – C H_{2} O H$ . Et kiralt C-atom har fire ulike grupper bundet til seg. C-2 har to like $C H_{3}$ -grupper, og de andre C-atomene har minst to H-atomer. Påstand i) er derfor feil. En kondensasjonspolymer lages av monomerer med minst to funksjonelle grupper, slik at hver monomer kan bindes til to naboer. 2-metylpropan-1-ol har bare én OH-gruppe. Den kan danne en ester med én syregruppe, men ikke en polymerkjede. Påstand ii) er også feil.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Organisk kjemi, Polymerer
Egen side: Åpne oppgave 1-1j for seg selv

Oppgave 1-1kNæringsstoff med fettsyrekjeder og inositolfosfat

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Figur 1 viser strukturen til et næringsstoff. Hvilken type næringsstoff er dette?

Figur 1: Strukturformel med to umettede hydrokarbonkjeder bundet med esterbindinger til glyserol, en fosfatgruppe og en inositolring med to fosfatgrupper

Fasit

B

LøsningsforslagKI-generert

Midt i molekylet sitter glyserol med tre C-atomer. To av OH-gruppene i glyserol er forestret med lange, umettede fettsyrer. Den tredje OH-gruppen er bundet til en fosfatgruppe. Glyserol med to fettsyrer og en fosfatgruppe er nettopp oppbygningen til et fosfolipid. Her er fosfatgruppen i tillegg bundet til en inositolring med flere fosfatgrupper. Stoffet har ingen aminogruppe (ikke aminosyre), er ikke bygd opp av tre sukkerenheter (ikke trisakkarid) og mangler den firedelte ringstrukturen i kolesterol.

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Lipider, Biologiske makromolekyler
Egen side: Åpne oppgave 1-1k for seg selv

Oppgave 1-1lKirale sentre i dipeptidet ala-val

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Aminosyrene alanin og valin (se figur 1) kan reagere og danne et dipeptid, ala-val.

Hvor mange kirale sentre vil dipeptidet ha?

Fasit

C

LøsningsforslagKI-generert

I dipeptidet ala-val er karboksylgruppen i alanin bundet til aminogruppen i valin med en peptidbinding:

H_{2} N – C H (C H_{3}) – C O – N H – C H (C H {(C H_{3})}_{2}) – C O O H

Et kiralt senter er et C-atom med fire ulike grupper. α-karbonet i alanin har $H$ , $C H_{3}$ , $N H_{2}$ og $C ＝ O$ -gruppen i peptidbindingen. α-karbonet i valin har $H$ , $C H {(C H_{3})}_{2}$ , $NH$ -gruppen og $COOH$ . Begge er kirale. C-atomet i sidekjeden til valin har to like $C H_{3}$ -grupper og er ikke kiralt. De andre C-atomene er $C H_{3}$ -grupper eller C-atomer med dobbeltbinding til O. Dipeptidet har altså to kirale sentre.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Proteiner, Organisk kjemi
Egen side: Åpne oppgave 1-1l for seg selv

Oppgave 1-1mBromreagens, NaHCO3 og DNPH-test på produktet fra propen og vann

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Propen reagerer i en addisjonsreaksjon med vann. Tre ulike tester ble gjennomført på produktet.

Hvilken kombinasjon av resultater er riktig?

Test → Svaralternativ ↓	Bromreagens	Metta $N a H C O_{3}$	2,4-dinitrofenyl-hydrazin
A.	positiv	positiv	positiv
B.	negativ	positiv	negativ
C.	negativ	negativ	negativ
D.	positiv	negativ	positiv

Fasit

C

LøsningsforslagKI-generert

Når vann adderes til dobbeltbindingen i propen, blir produktet en alkohol, hovedsakelig propan-2-ol:

C H_{2} ＝ C H – C H_{3} + H_{2} O \to C H_{3} – C H (O H) – C H_{3}

Propan-2-ol har ingen dobbeltbinding, så bromreagenset avfarges ikke. Alkoholer er for svake syrer til å reagere med $N a H C O_{3}$ , så det dannes ingen $C O_{2}$ -gass. 2,4-dinitrofenylhydrazin gir gult/oransje bunnfall bare med aldehyder og ketoner. Alle tre testene blir derfor negative. Det samme gjelder biproduktet propan-1-ol.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Organisk analyse, Organisk kjemi
Egen side: Åpne oppgave 1-1m for seg selv

Oppgave 1-1nStigende oksidasjonstall for klor i fire forbindelser

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Klor har ulikt oksidasjonstall i forbindelsene $C a C l_{2}$ , $C l O_{2}$ , $NaClO$ og $C l_{2}$ .

Hva er riktig rekkefølge for forbindelsene sortert etter stigende oksidasjonstall for klor?

Fasit

B

LøsningsforslagKI-generert

Vi finner oksidasjonstallet $x$ til klor i hver forbindelse. O har oksidasjonstall $- 2$ , Na har $+ 1$ og Ca har $+ 2$ .

$C a C l_{2}$ : $+ 2 + 2 x = 0$ gir $x = - 1$ .
$C l_{2}$ : grunnstoff, oksidasjonstall $0$ .
$NaClO$ : $+ 1 + x - 2 = 0$ gir $x = + 1$ .
$C l O_{2}$ : $x + 2 \cdot (- 2) = 0$ gir $x = + 4$ .

Stigende rekkefølge blir $C a C l_{2}$ , $C l_{2}$ , $NaClO$ og $C l O_{2}$ .

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Oksidasjonstall
Egen side: Åpne oppgave 1-1n for seg selv

Oppgave 1-1oEndepunkt når kaliumpermanganat er i byretten

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Hvordan kan man se endepunktet ved titrering med kaliumpermanganat i byretten?

Fasit

B

LøsningsforslagKI-generert

Permanganationet $M n O_{4}^{-}$ er sterkt lilla. I sur løsning reduseres det til $M n^{2 +}$ , som er nesten fargeløst. Før endepunktet reagerer hver dråpe permanganat med stoffet i kolben, og løsningen forblir fargeløs. Når alt stoffet har reagert, blir den første dråpen $M n O_{4}^{-}$ i overskudd liggende igjen. Da får løsningen en svak, varig rosa farge. Permanganat er altså sin egen indikator. D passer for jodometrisk titrering med stivelse som indikator.

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Titrering, Redoksreaksjoner
Egen side: Åpne oppgave 1-1o for seg selv

Oppgave 1-1p-qSink-kobber-celle med katode og batterikapasitet

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Figur 1 viser en galvanisk celle.

Elektrode A består av sink, og elektrode B består av kobber.

Løsning C er sinksulfat, $Z n S O_{4}$ . Løsning D er $C u S O_{4}$ .

Figur 1: Galvanisk celle med elektrode A og B i hvert sitt begerglass med løsning C og D, forbundet med saltbro og en lampe

Under er to påstander om denne cellen:

i) Elektrode B er katode i denne cellen.
ii) Ved elektrode A blir sink oksidert.

Er noen av disse påstandene riktige?

Hvilken av disse reagensene er avgjørende for batterikapasiteten til den galvaniske cellen i oppgave p)?

Fasit

A

D

LøsningsforslagKI-generert

Vedlegget gir $E^{\circ} (Z n^{2 +} / Z n) = - 0,76 V$ og $E^{\circ} (C u^{2 +} / C u) = 0,34 V$ . Sink har lavest reduksjonspotensial og blir oksidert. Det skjer ved elektrode A, som er anode. Kobber(II)ioner i løsning D blir redusert ved elektrode B, som er katode. Begge påstandene er altså riktige.

Z n (s) + C u^{2 +} (a q) \to Z n^{2 +} (a q) + C u (s)

Batterikapasiteten avhenger av hvor mye reaktant cellen har. Reaktantene er sink og kobber(II)ioner. Sinkelektroden blir brukt opp mens cellen leverer strøm. Kobberelektroden blir ikke brukt opp. Den blir tvert imot tyngre, fordi kobber felles ut på den. Sinkionene i løsning C er et produkt, og vann deltar ikke i reaksjonen. Av alternativene er det derfor sinkelektroden som er avgjørende. Mengden kobber(II)ioner i løsning D begrenser også kapasiteten, men den er ikke et av alternativene.

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Galvaniske celler, Redoksreaksjoner
Egen side: Åpne oppgave 1-1p-q for seg selv

Oppgave 1-1r-sElektrolyse av saltsyre og masse hydrogengass fra klorgass

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Figur 1 viser et elektrolysekar. I elektrolysekaret er det saltsyre, $H C l (a q)$ . I denne elektrolysen blir det dannet hydrogengass, $H_{2} (g)$ , og klorgass, $C l_{2} (g)$ .

Figur 1: Elektrolysekar med elektrode A og elektrode B koblet til en spenningskilde, med elektronstrøm markert med piler

Under er tre påstander om denne elektrolysen.

i) Ved elektrode A blir klor redusert.
ii) Elektrode B er katode.
iii) Minste teoretiske spenning som må til for at elektrolysen skal finne sted, er $1,36 V$ .

Er noen av påstandene riktige?

I elektrolysen i r) blir det dannet cirka $140 g$ klorgass. Omtrent hvor mange gram hydrogengass blir det dannet?

Fasit

D

B

LøsningsforslagKI-generert

Pilene i figuren viser at elektronene går fra spenningskilden inn i elektrode A. Reduksjon skjer der elektronene kommer inn, så A er katode og B er anode.

\begin{matrix} Elektrode A: 2 H^{+} (a q) + 2 e^{-} \to H_{2} (g) \\ Elektrode B: 2 C l^{-} (a q) \to C l_{2} (g) + 2 e^{-} \end{matrix}

Påstand i) er feil. Ved A blir hydrogenioner redusert, mens kloridioner blir oksidert ved B. Påstand ii) er feil, fordi B er anode. Påstand iii) er riktig. Minste teoretiske spenning er forskjellen mellom reduksjonspotensialene i vedlegget: $1,36 V - 0,00 V = 1,36 V$ .

Klor har molar masse omtrent $71 g / m o l$ .

n (C l_{2}) = \frac{140 g}{71 g / m o l} \approx 2 m o l

Hvert $C l_{2}$ gir fra seg 2 elektroner, og hvert $H_{2}$ tar opp 2 elektroner. Det dannes derfor like mange mol hydrogengass som klorgass:

2 H C l (a q) \to H_{2} (g) + C l_{2} (g)

m (H_{2}) \approx 2 m o l \cdot 2,0 g / m o l = 4 g

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Elektrolyse, Redoksreaksjoner, Støkiometri
Egen side: Åpne oppgave 1-1r-s for seg selv

Oppgave 1-1tRollen til ATP i heksokinasereaksjonen

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Figur 1: Glukose omdannes til glukose-6-fosfat med enzymet heksokinase, samtidig som ATP omdannes til ADP

Reaksjonen i figur 1 er første trinn i glykolysen. Under er tre påstander om rollen til ATP i denne reaksjonen.

i) ATP fungerer som en katalysator.
ii) ATP tilfører fosfat til substratet.
iii) ATP tar opp energi som frigjøres i reaksjonen.

Er noen av påstandene riktige?

Fasit

B

LøsningsforslagKI-generert

I reaksjonen overfører ATP en fosfatgruppe til glukose, og glukose-6-fosfat dannes. Påstand ii) er derfor riktig. Påstand i) er feil. ATP blir omdannet til ADP og er en reaktant, ikke en katalysator. Katalysatoren er enzymet heksokinase. Påstand iii) er feil. Å binde en fosfatgruppe til glukose krever energi. Den energien kommer fra at ATP blir omdannet til ADP. ATP gir altså fra seg energi i reaksjonen og tar ikke opp energi.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Enzymer, Karbohydrater
Egen side: Åpne oppgave 1-1t for seg selv

Oppgave 1-2aPropensyre fra propen og polymeren polyakryl

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Figur 1 viser propensyre. Propensyre er monomeren i polymeren polyakryl.

Propensyre kan framstilles fra propen, slik reaksjonen viser:

2 C H_{2} ＝ C H C H_{3} + 3 O_{2} \to 2 C H_{2} ＝ C H C O O H + 2 H_{2} O

Forklar hva slags type organisk reaksjon dette er.

Hvordan kan du på skolelaboratoriet finne ut om en vannløsning inneholder enten bare propanon, bare propansyre eller begge?

Polyakryl er en addisjonspolymer. Tegn et utsnitt av polymeren som viser tre repeterende enheter.

Fasit

Oksidasjon. $C H_{3}$ -gruppen blir til en karboksylgruppe, og oksidasjonstallet til C øker fra $- 3$ til $+ 3$ .
Brusing ( $C O_{2}$ -gass) med $N a H C O_{3}$ viser propansyre. Gult/oransje bunnfall med 2,4-DNPH viser propanon.
Repeterende enhet $– C H_{2} – C H (C O O H) –$ , se strukturformelen i løsningsforslaget.

LøsningsforslagKI-generert

Reaksjonen er en oksidasjon. Dobbeltbindingen blir ikke berørt. Det er metylgruppen som reagerer: den mister H-atomer og får O-atomer, og blir til en karboksylgruppe.

Oksidasjonstallet til dette karbonatomet øker fra $- 3$ i $– C H_{3}$ til $+ 3$ i $– C O O H$ . Oksygen er oksidasjonsmiddelet og blir redusert til vann.

Vi deler løsningen i to prøverør og tester hver del for én av forbindelsene.

Propansyre: Tilsett litt $N a H C O_{3}$ . Karboksylsyren reagerer med hydrogenkarbonat, og det bruser av $C O_{2}$ -gass. Propanon gir ingen gassutvikling.
Propanon: Tilsett 2,4-dinitrofenylhydrazin (2,4-DNPH). Et gult eller oransje bunnfall viser en karbonylforbindelse (keton eller aldehyd). Karboksylsyrer gir ikke bunnfall.

Bare brusing betyr bare propansyre. Bare bunnfall betyr bare propanon. Både brusing og bunnfall betyr at begge er til stede.

I en addisjonspolymer åpnes dobbeltbindingen, og monomerene kobles sammen i en lang karbonkjede. Den repeterende enheten er $– C H_{2} – C H (C O O H) –$ , med en karboksylgruppe på annethvert karbonatom.

Strukturformel for et utsnitt av polyakryl med tre repeterende enheter

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Organisk kjemi, Organisk analyse, Polymerer
Egen side: Åpne oppgave 1-2a for seg selv

Oppgave 1-2bRedokstitrering av jern(II) med cerium(IV)

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

For å finne innholdet av $F e^{2 +}$ i en løsning titrerte vi den med en løsning $C e^{4 +}$ med kjent konsentrasjon.

Reaksjonen som skjer i titreringskolben, skrives slik:

F e^{2 +} + C e^{4 +} \to F e^{3 +} + C e^{3 +}

Til $50,0 m L$ prøveløsning ble det tilsatt $10,0 m L$ $0,100 m o l / L$ løsning med $C e^{4 +}$ før endepunktet for titreringen var nådd.

Skriv de to halvreaksjonene for denne redoksreaksjonen, og avgjør hva som blir oksidert og hva som blir redusert.

Beregn stoffmengden $C e^{4 +}$ -ioner som er tilsatt.

Finn konsentrasjonen til $F e^{2 +}$ -ioner i prøveløsningen.

Fasit

Oksidasjon: $F e^{2 +} \to F e^{3 +} + e^{-}$ . Reduksjon: $C e^{4 +} + e^{-} \to C e^{3 +}$ . $F e^{2 +}$ blir oksidert, og $C e^{4 +}$ blir redusert.
$n (C e^{4 +}) = 1,00 \cdot 10^{- 3} m o l$
$[F e^{2 +}] = 0,0200 m o l / L$

LøsningsforslagKI-generert

Oksidasjon:

F e^{2 +} \to F e^{3 +} + e^{-}

Reduksjon:

C e^{4 +} + e^{-} \to C e^{3 +}

$F e^{2 +}$ gir fra seg et elektron og blir oksidert. Oksidasjonstallet øker fra $+ 2$ til $+ 3$ .

$C e^{4 +}$ tar opp et elektron og blir redusert. Oksidasjonstallet synker fra $+ 4$ til $+ 3$ .

Vi regner om volumet til liter: $10,0 m L = 0,0100 L$ .

n (C e^{4 +}) = c \cdot V = 0,100 m o l / L \cdot 0,0100 L = 1,00 \cdot 10^{- 3} m o l

Reaksjonslikningen viser at $F e^{2 +}$ og $C e^{4 +}$ reagerer i forholdet $1 : 1$ . Ved endepunktet er alt jern(II) oksidert. Da er

n (F e^{2 +}) = n (C e^{4 +}) = 1,00 \cdot 10^{- 3} m o l

Prøveløsningen var $50,0 m L = 0,0500 L$ :

[F e^{2 +}] = \frac{n}{V} = \frac{1,00 \cdot 10^{- 3} m o l}{0,0500 L} = 0,0200 m o l / L

Oppgavedata

Kategori: 1
Vanskegrad: 1
Temaer: Titrering, Redoksreaksjoner, Støkiometri
Egen side: Åpne oppgave 1-2b for seg selv

Oppgave 1-2cBuffer av natriummetanat og saltsyre og ammoniumbuffer

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Du blander natriummetanat, $N a H C O O (a q)$ , og saltsyre, $H C l (a q)$ . Forklar hva forutsetningen er for at denne blandingen kan bli en buffer.

Skriv kjemisk formel for sur komponent og basisk komponent for bufferen i oppgave 2c1).

Du ønsker å lage 1 L med en ammonium-ammoniakk-buffer. Velg hvilke salter eller løsninger som kan brukes, oppgi blandingsforholdet mellom dem, og forklar veldig enkelt hvordan du ville ha laget denne bufferen på skolelaboratoriet.

Fasit

Stoffmengden metanat må være større enn stoffmengden HCl, helst omtrent det dobbelte, slik at både metansyre og metanat er til stede.
Sur komponent: $HCOOH$ . Basisk komponent: $H C O O^{-}$ .
$N H_{4} C l (s)$ og $N H_{3} (a q)$ i stoffmengdeforholdet $1 : 1$ , f.eks. $0,10 m o l$ av hver fortynnet til $1 L$ i målekolbe.

LøsningsforslagKI-generert

Metanationet er en svak base. Saltsyre er en sterk syre og reagerer fullstendig med metanat:

H C O O^{-} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) \to H C O O H (a q) + H_{2} O (l)

En buffer må inneholde både en svak syre og den korresponderende basen. Forutsetningen er derfor at det er mer metanat enn HCl, målt i stoffmengde. Da blir det metanat igjen etter reaksjonen, i tillegg til metansyren som dannes.

Bufferkapasiteten blir best når $n (HCl)$ er omtrent halvparten av $n (H C O O^{-})$ . Da er det like mye syre som base, og $pH \approx p K_{a} = 3,75$ (vedlegget). Med like mye eller mer HCl enn metanat får vi bare metansyre og eventuelt overskudd av sterk syre, og ingen buffer.

Sur komponent er metansyre, $HCOOH$ . Basisk komponent er metanationet, $H C O O^{-}$ .

Vi bruker ammoniumklorid, $N H_{4} C l (s)$ , som sur komponent og en ammoniakkløsning, $N H_{3} (a q)$ , som basisk komponent. Vi velger stoffmengdeforholdet $1 : 1$ . Det gir størst bufferkapasitet og $pH = p K_{a} (N H_{4}^{+}) = 9,25$ (vedlegget).

Eksempel med $0,10 m o l$ av hver:

Vei ut $0,10 m o l \cdot 53,5 g / m o l \approx 5,4 g$ $N H_{4} C l$ , og løs saltet i litt destillert vann i en $1 L$ målekolbe.
Vi bruker for eksempel en ammoniakkløsning med $1,0 m o l / L$ . Mål opp $100 m L$ av den med målesylinder, og hell det i målekolben. Arbeid i avtrekkskap.
Fyll opp til merket med destillert vann, sett på korken og vend kolben noen ganger.

Bufferen får da $[N H_{4}^{+}] = [N H_{3}] = 0,10 m o l / L$ .

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Buffer, Syrer og baser
Egen side: Åpne oppgave 1-2c for seg selv

Oppgave 2-3Glukosebestemmelse med Fehlings løsning og invertaseaktivitet

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Den tyske kjemikeren Hermann von Fehling utviklet en løsning som ble brukt for å påvise og estimere innholdet av glukose i en løsning – Fehlings løsning.

Fehlings løsning er sterkt basisk og inneholder blant annet kobberioner, $C u^{2 +}$ .

Kobberioner, $C u^{2 +}$ , i Fehlings løsning reagerer med glukose og gir produktene glukonsyre og kobber(I)oksid, $C u_{2} O$ . $C u_{2} O$ er et fast, rødbrunt stoff.

C_{6} H_{12} O_{6} (a q) + 2 C u^{2 +} (a q) + 4 O H^{-} (a q) \to C_{6} H_{12} O_{7} (a q) + C u_{2} O (s) + 2 H_{2} O (l)

For hånd

Hvor mange elektroner har hvert glukosemolekyl avgitt i denne reaksjonen?

En metode for å finne innholdet av glukose i en løsning er kolorimetrisk analyse ved å bruke Fehlings løsning. Kobberioner i Fehlings løsning absorberer ved $460 n m$ .

I en kolorimetrisk analyse av glukose ble løsninger med kjent konsentrasjon og en ukjent prøve behandlet og analysert som vist under:

Til $10,0 m L$ glukoseløsning ble det tilsatt $40,0 m L$ Fehlings løsning.
Etter endt reaksjon ble utfelt $C u_{2} O$ filtrert ut.
Absorbansen i den resterende løsningen ble målt.
Resultatet er oppført i tabell 1.

Tabell 1:

Absorbans	Glukose, mg/mL
0,63	0,00
0,58	0,07
0,48	0,15
0,39	0,27
0,33	0,34
0,26	0,40
0,17	0,56
0,45	Ukjent prøve

Krever PC

Beregn innholdet av glukose i den ukjente prøven i mmol/L.

Kalkulator

En annen metode for å finne innholdet av glukose i en løsning er gravimetrisk analyse. Gravimetrisk analyse innebærer å veie utfelt produkt. Denne metoden ble benyttet for å bestemme glukoseinnholdet i en ny løsning. Til cirka $100 m L$ Fehlings løsning ble det tilsatt $50,0 m L$ ukjent løsning med glukose. Utfelt $C u_{2} O$ ble filtrert ut, vasket, tørket og veid. Den veide $0,659 g$ . Beregn konsentrasjonen til glukose i den ukjente løsningen i g/L.

Det forskes mye på å finne nye metoder for å måle innholdet av glukose i blodet. I biosensorer brukes enzymet glukoseoksidase. Glukose blir oksidert til glukonsyre. Til slutt i reaksjonskjeden blir to elektroner levert til en elektrode.

Figur 1: Reaksjonssyklus der glukose(aq) omdannes til glukonsyre(aq) mens enzym med koenzym (A) omdannes til enzym med koenzym (B), koblet til en syklus der reagens (C) omdannes til reagens (D)

For hånd

Kombiner reagensene $O_{2}$ , $H_{2} O_{2}$ og riktig form av koenzymet $F A D / F A D H_{2}$ med riktig bokstav A, B, C og D, se figur 1.

For hånd

Gjær inneholder enzymet invertase, et enzym som spalter sukrose til glukose og fruktose. For å måle enzymaktiviteten til invertase kan man se på hvor mye glukose som dannes i løpet av en gitt tid. Stoffet 3,5-dinitrosalisylsyre, DNS, reagerer med glukose og gir et rødbrunt produkt som absorberer ved $540 n m$ , og er egnet til kolorimetrisk analyse. Enzymatisk spalting av sukrose stopper når det blir tilsatt DNS. Skisser hvordan du kan gjennomføre et eksperiment der målet er å finne forskjellen i enzymaktiviteten til invertase ved pH 6 og pH 8.

Fasit

Hvert glukosemolekyl avgir $2 elektroner$ .

$c (glukose) \approx 1,1 m m o l / L$ (avlest $0,20 m g / m L$ )

$c (glukose) = 16,6 g / L$

A: FAD, B: $F A D H_{2}$ , C: $H_{2} O_{2}$ , D: $O_{2}$

Lik sukroseløsning i buffer med pH 6 og pH 8, samme mengde gjær, temperatur og tid, stopp med DNS, mål absorbans ved $540 n m$ og les av glukose på en standardkurve.

LøsningsforslagKI-generert

Kobber går fra oksidasjonstall $+ 2$ i $C u^{2 +}$ til $+ 1$ i $C u_{2} O$ . Hvert kobberion tar altså opp ett elektron.

Likningen har to $C u^{2 +}$ per glukosemolekyl. Kobberionene tar opp til sammen to elektroner, og de kommer fra glukose.

Det stemmer med oksidasjonstallene i glukose: Karbonatomet i aldehydgruppen har oksidasjonstall $+ 1$ . I karboksylgruppen i glukonsyre har det $+ 3$ .

Hvert glukosemolekyl avgir $2 elektroner$ .

Glukose reduserer $C u^{2 +}$ til $C u_{2} O$ , som filtreres bort. Jo mer glukose, desto færre kobberioner er igjen, og desto lavere blir absorbansen.

Vi lager en standardkurve med absorbans mot glukosekonsentrasjon og finner lineær regresjon:

A = - 0,850 \cdot c + 0,623

Standardkurve: absorbans mot glukosekonsentrasjon med regresjonslinje og avlesning for den ukjente prøven

Vi setter inn $A = 0,45$ for den ukjente prøven:

c = \frac{0,45 - 0,623}{- 0,850} m g / m L = 0,204 m g / m L

Den ukjente prøven er behandlet på samme måte som standardløsningene. Konsentrasjonen gjelder derfor glukoseløsningen før tilsetting av Fehlings løsning.

0,204 m g / m L = 204 m g / L

Molar masse: $M (C_{6} H_{12} O_{6}) = 180,16 g / m o l$ .

c = \frac{204 m g / L}{180,16 m g / m m o l} = 1,13 m m o l / L

c (glukose) \approx 1,1 m m o l / L

Molar masse: $M (C u_{2} O) = 2 \cdot 63,55 g / m o l + 16,00 g / m o l = 143,10 g / m o l$ .

n (C u_{2} O) = \frac{0,659 g}{143,10 g / m o l} = 4,605 \cdot 10^{- 3} m o l

Reaksjonslikningen gir molforholdet 1 : 1 mellom glukose og $C u_{2} O$ . Vi antar at Fehlings løsning er i overskudd, så all glukose har reagert.

m (glukose) = 4,605 \cdot 10^{- 3} m o l \cdot 180,16 g / m o l = 0,8297 g

Denne massen var i $50,0 m L$ ukjent løsning. Volumet av Fehlings løsning spiller ingen rolle.

c = \frac{0,8297 g}{0,0500 L} = 16,6 g / L

c (glukose) = 16,6 g / L

Glukose oksideres til glukonsyre. Da må koenzymet reduseres. FAD tar opp to elektroner og to protoner og blir $F A D H_{2}$ . Altså er A = FAD og B = $F A D H_{2}$ .

$F A D H_{2}$ (B) oksideres tilbake til FAD (A). Samtidig omdannes D til C, så D må reduseres. Oksygen reduseres til hydrogenperoksid:

F A D H_{2} + O_{2} \to F A D + H_{2} O_{2}

Altså er D = $O_{2}$ og C = $H_{2} O_{2}$ .

Til slutt omdannes C til D. Hydrogenperoksid oksideres ved elektroden og leverer de to elektronene:

H_{2} O_{2} \to O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-}

Det stemmer med opplysningen om at to elektroner leveres til en elektrode.

Standardkurve. Lag glukoseløsninger med kjent konsentrasjon. Tilsett DNS og behandle dem likt. Mål absorbansen ved $540 n m$ og lag en standardkurve med absorbans mot glukosekonsentrasjon.

Forsøk.

Lag to bufferløsninger, én med pH 6 og én med pH 8.
Løs like mye sukrose i like store volum av hver buffer. Sett begge i vannbad med samme temperatur.
Tilsett like mye gjærløsning (invertase) til hver løsning og start tiden.
Tilsett DNS etter nøyaktig like lang tid, for eksempel 5 minutter. Da stopper spaltingen.
Mål absorbansen ved $540 n m$ og finn glukosekonsentrasjonen fra standardkurven.

Kontroll. Lag en blindprøve ved hver pH der DNS tilsettes før gjæren. Den viser absorbansen uten enzymatisk spalting, for eksempel fra glukose som alt finnes i gjæren. Trekk den fra.

Variabler. Bare pH endres. Sukrosemengde, gjærmengde, volum, temperatur og tid holdes likt. Gjør minst tre parallelle forsøk ved hver pH.

Resultat. Enzymaktiviteten er mengde glukose dannet per tid. Den pH-verdien som gir mest glukose, gir høyest enzymaktivitet.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Redoksreaksjoner, Støkiometri, Enzymer, Karbohydrater
Egen side: Åpne oppgave 2-3 for seg selv

Oppgave 2-4Korrosjonsbeskyttende maling på fiskebåt av stål

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Fotografi av akterenden på en fiskebåt av stål med rustflekker på overbygget, ved kai

Båter som er laget av stål, må beskyttes mot korrosjon og blir behandlet utvendig med ulike stoffer, se figur &fig:kjemi2-h21-2-4-2:

Lag A er to tynne lag med maling som inneholder kobber(I)oksid, $C u_{2} O$ . Dette stoffet ødelegger mikroorganismer og virus.
Lag B binder sammen lag A og lag C.
Lag C er maling som inneholder stoffer som skal hindre korrosjon.

Figur 1: Skisse av malingslag på skipsskrog i stål: to lag C nærmest skroget, ett lag B og to lag A ytterst

For hånd

Kobber(I)oksid kan framstilles fra resirkulert kobber i reaksjon med oksygen i luft. Reaksjonen er en redoksreaksjon. Bruk oksidasjonstall, og skriv den balanserte reaksjonsligningen for reaksjonen.

For hånd

Det finnes to hovedtyper maling som skal hindre korrosjon. Den ene inneholder sinkpulver. Den andre danner et tett belegg av en type polymer. Forklar hvordan de to typene maling på hver sin måte vil bidra til å hindre korrosjon på båter laget av stål.

Polymeren som blir brukt i den ene hovedtypen maling som er beskrevet i b), er en epoksy. En epoksy er en polymer som består av to monomere. Den ene monomeren er stoffet epiklorhydrin. To trinn i framstillingen av epiklorhydrin er vist i figur 2.

Figur 2: Reaksjon 1: propen og klor gir 3-klorpropen og HCl. Reaksjon 2: 3-klorpropen og HClO gir 1,3-diklorpropan-2-ol og 2,3-diklorpropan-1-ol

For hånd

Hva slags type organiske reaksjoner er reaksjon 1 og reaksjon 2? Begrunn svaret.

For hånd

Vurder om de to typene korrosjonsbeskyttende maling i b) er egnet for båter i aluminium.

Materialet som brukes i skipsskroget, kan bestå av karbonstål eller andre typer legeringer.

Et alternativ er aluminiumlegeringen 5083, som også består av magnesium og litt mangan og krom. Dette materialet koster mer, men er ifølge produsenten mindre utsatt for korrosjon.

På skolelaboratoriet ønsker vi å undersøke påstanden: Legering 5083 er mindre utsatt for korrosjon i saltvann enn det karbonstål er.

Følgende eksperiment foreslås:

Eksperiment 1:

Vei en like stor bit av hver legering.
Legg bitene i hver sin saltløsning i 1 time.
Tørk og vei bitene.

Eksperiment 2:

Ta en like stor bit av hver legering.
Legg bitene i hver sin saltløsning tilsatt rustindikator ( $K_{3} F e {(C N)}_{6}$ ) i 1 time.

For hånd

Vurder hvert av eksperimentene: Er det egnet for å teste påstanden?

Fasit

$4 C u (s) + O_{2} (g) \to 2 C u_{2} O (s)$ (Cu: 0 → +1, O: 0 → −2)

Sink er offeranode og oksideres i stedet for jern. Polymerbelegget er en barriere som holder vann, oksygen og salt borte fra stålet.

Reaksjon 1 er en substitusjon (H byttes ut med Cl). Reaksjon 2 er en addisjon (HClO adderes til dobbeltbindingen).

Sinkmaling er ikke egnet, fordi aluminium har lavere reduksjonspotensial enn sink. Polymermaling er egnet.

Ingen av eksperimentene er egnet. Eksperiment 1 gir for liten og tvetydig masseendring. I eksperiment 2 påviser indikatoren bare $F e^{2 +}$ , og legering 5083 inneholder lite eller ikke noe jern.

LøsningsforslagKI-generert

Vi finner oksidasjonstallene:

Cu går fra 0 i $C u (s)$ til +1 i $C u_{2} O$ . Hvert Cu-atom avgir ett elektron.
O går fra 0 i $O_{2}$ til −2 i $C u_{2} O$ . Hvert $O_{2}$ -molekyl tar opp fire elektroner.

Avgitte og opptatte elektroner må være like mange. Da trengs fire Cu-atomer per $O_{2}$ -molekyl:

4 C u (s) + O_{2} (g) \to 2 C u_{2} O (s)

Kontroll: 4 Cu og 2 O på hver side.

Sinkmaling: Sink har lavere reduksjonspotensial enn jern. Vedlegget gir $E^{\circ} (Z n^{2 +} / Z n) = - 0,76 V$ og $E^{\circ} (F e^{2 +} / F e) = - 0,45 V$ . Sink oksideres derfor lettere enn jern. Når sink og stål har kontakt i sjøvann, blir sinken anode:

Z n (s) \to Z n^{2 +} (a q) + 2 e^{-}

Elektronene går over i stålet, som blir katode. Der reduseres oksygen, i stedet for at jern oksideres:

O_{2} (g) + 2 H_{2} O (l) + 4 e^{-} \to 4 O H^{-} (a q)

Sinken ofres, og stålet er beskyttet så lenge det er sink igjen. Beskyttelsen virker også der malingen har fått riper.

Polymermaling: Jern korroderer bare når det har kontakt med både vann og oksygen. Salt i sjøvannet gjør at det går raskere. Et tett polymerbelegg er en fysisk barriere som holder vann, oksygen og ioner borte fra stålet. Beskyttelsen virker bare så lenge belegget er helt. Blir belegget skadet, kan stålet korrodere der.

Reaksjon 1 er en substitusjon. Ett H-atom i $C H_{3}$ -gruppen i propen byttes ut med et Cl-atom. Dobbeltbindingen er uendret. H-atomet som blir erstattet, danner HCl sammen med det andre Cl-atomet.

Reaksjon 2 er en addisjon. Dobbeltbindingen i 3-klorpropen blir en enkeltbinding. HClO deles i Cl og OH, som bindes til hvert sitt av de to C-atomene som hadde dobbeltbinding. Det dannes ikke noe biprodukt. De to produktene er isomerer: OH kan bindes til det ytterste eller det midterste C-atomet.

Sinkmaling: Aluminium har lavere reduksjonspotensial enn sink. Vedlegget gir $E^{\circ} (A l^{3 +} / A l) = - 1,66 V$ og $E^{\circ} (Z n^{2 +} / Z n) = - 0,76 V$ . Aluminium oksideres derfor lettere enn sink. Sink kan ikke være offeranode for aluminium. Tvert imot kan aluminiumet bli anode og korrodere når det har kontakt med sinken. Sinkmaling er ikke egnet. En offeranode for aluminium må ha lavere reduksjonspotensial enn aluminium, for eksempel magnesium ( $- 2,37 V$ ). Vurderingen bygger på standardpotensialene. I praksis gjør oksidlaget på aluminium bildet mer nyansert.

Polymermaling: Barrieren virker uavhengig av hvilket metall den dekker. Den holder vann, oksygen og salt borte fra aluminiumet. Polymermaling er egnet, så lenge belegget er helt.

Eksperiment 1 er ikke egnet.

På 1 time korroderer metallene svært lite. Masseendringen blir trolig mindre enn det vekta kan måle.
Korrosjonsprodukter som blir sittende på biten, øker massen fordi oksygen bindes. Produkter som løsner, gir lavere masse. Masseendringen er derfor ikke et entydig mål på korrosjon.
Salt fra løsningen kan bli igjen på bitene etter tørking.

Eksperimentet kan forbedres ved at bitene ligger i saltløsningen i flere uker, og at løse korrosjonsprodukter og salt skylles bort før veiing. Bitene må ha samme overflateareal og ligge i løsninger med samme saltkonsentrasjon.

Eksperiment 2 er ikke egnet. Vedlegget viser at $K_{3} F e {(C N)}_{6}$ gir mørkeblått bunnfall med $F e^{2 +}$ . Karbonstål er nesten bare jern, som korroderer til $F e^{2 +}$ :

F e (s) \to F e^{2 +} (a q) + 2 e^{-}

Blåfarge viser altså at stålet korroderer. Legering 5083 består hovedsakelig av aluminium og magnesium og inneholder lite eller ikke noe jern. Når den korroderer, dannes $A l^{3 +}$ og $M g^{2 +}$ , som ikke gir farge med indikatoren. At løsningen med 5083 ikke blir blå, betyr derfor ikke at legeringen ikke korroderer. Eksperimentet kan vise at stålet korroderer, men kan ikke sammenligne de to legeringene.

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Korrosjon, Redoksreaksjoner, Spenningsrekka, Organisk kjemi
Egen side: Åpne oppgave 2-4 for seg selv

Oppgave 2-5Ravsyre, vinsyre og sitronsyre i frukt

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Frukt og produkter basert på frukt inneholder mange forskjellige organiske syrer. Et eksempel er vin laget av druer, som inneholder blant annet etansyre, ravsyre, vinsyre og sitronsyre (se figur 1).

Figur 1: Skjelettformler for etansyre, ravsyre, vinsyre og sitronsyre

For hånd

Ravsyre kan framstilles fra butan-1,4-diol. Hva slags type reagens trengs til det?

Figur 2: Syklisk forbindelse med to esterbindinger i en seksring og to sidekjeder med OH-gruppe og karboksylgruppe

For hånd

Forklar med reaksjonsligning hvordan forbindelsen i figur 2 kan reagere til vinsyre.
Hva slags type reaksjon er dette?

Kalkulator

Esteren propyletanat, $C H_{3} C O O C H_{2} C H_{2} C H_{3}$ , lukter pære. Den framstilles fra etansyre og propan-1-ol. Beregn utbyttet når $10 g$ etansyre reagerer med $10 g$ propan-1-ol til $10 g$ ester.

Kalkulator

Sitronsyre er en svak treprotisk syre og kan brukes til å lage forskjellige bufferløsninger. Hvor mange gram fast $NaOH$ må tilsettes til 1 L $0,2 m o l / L$ løsning sitronsyre for å få en bufferløsning med pH 6,4?

For hånd

Studer formlene til ravsyre og etansyre i figur 1.

Hvor mange signaler forventer du å finne i $^{1} H$ -NMR-spektrene til de to syrene?
Hva er forholdet mellom integralene (arealet) for signalene i de enkelte spektrene?

Fasit

Et sterkt oksidasjonsmiddel, for eksempel surgjort $K M n O_{4}$ eller $K_{2} C r_{2} O_{7}$ .

Esterbindingene brytes med vann: $C_{8} H_{8} O_{10} + 2 H_{2} O \to 2 C_{4} H_{6} O_{6}$ . Reaksjonen er en hydrolyse.

$Utbytte = 59 %$

$m (NaOH) = 20 g$

Ravsyre: 2 signaler med integralforhold $4 : 2 = 2 : 1$ . Etansyre: 2 signaler med integralforhold $3 : 1$ .

LøsningsforslagKI-generert

Butan-1,4-diol har to primære OH-grupper. Ravsyre har to karboksylgrupper. Hver primær alkohol må oksideres til en karboksylsyre, via et aldehyd.

Vi trenger derfor et sterkt oksidasjonsmiddel i overskudd, for eksempel surgjort kaliumpermanganat ( $K M n O_{4}$ ) eller surgjort kaliumdikromat ( $K_{2} C r_{2} O_{7}$ ).

Forbindelsen i figuren er en syklisk diester av to vinsyremolekyler. Karboksylgruppen i det ene molekylet er forestret med OH-gruppen på C2 i det andre molekylet, og omvendt.

Med vann brytes de to esterbindingene i ringen. Karbonyl-C-atomet får en OH-gruppe og blir en karboksylgruppe igjen. Ring-O-atomet får et H-atom og blir en OH-gruppe. Da dannes to vinsyremolekyler:

Hydrolyse av den sykliske diesteren med to vannmolekyler til to vinsyremolekyler

C_{8} H_{8} O_{10} + 2 H_{2} O \to 2 C_{4} H_{6} O_{6}

Reaksjonen er en hydrolyse (esterhydrolyse). Den er den motsatte av en kondensasjonsreaksjon. Hydrolysen går raskere med syre som katalysator. Med base får vi forsåpning, og produktet blir tartrationer.

Reaksjonen er en forestring (kondensasjon):

\begin{matrix} C H_{3} C O O H + C H_{3} C H_{2} C H_{2} O H \\ ⇌ C H_{3} C O O C H_{2} C H_{2} C H_{3} + H_{2} O \end{matrix}

Molare masser: $M (C H_{3} C O O H) = 60,05 g / m o l$ , $M (C_{3} H_{7} O H) = 60,10 g / m o l$ og $M (C_{5} H_{10} O_{2}) = 102,13 g / m o l$ .

\begin{matrix} n (C H_{3} C O O H) & = \frac{10 g}{60,05 g / m o l} = 0,1665 m o l \\ n (C_{3} H_{7} O H) & = \frac{10 g}{60,10 g / m o l} = 0,1664 m o l \end{matrix}

Stoffene reagerer i forholdet 1 : 1. Propan-1-ol er begrensende reaktant, men bare så vidt. Teoretisk kan det dannes $0,1664 m o l$ ester:

m_{teoretisk} = 0,1664 m o l \cdot 102,13 g / m o l = 16,99 g

Utbytte = \frac{10 g}{16,99 g} \cdot 100 % = 58,8 %

Utbytte = 59 %

Utbyttet blir lavere enn 100 % fordi forestringen er en likevekt.

Vi skriver sitronsyre som $H_{3} A$ . Fra vedlegget er $p K_{a1} = 3,13$ , $p K_{a2} = 4,76$ og $p K_{a3} = 6,40$ .

Ønsket pH er lik $p K_{a3}$ . Bufferparet er da $H A^{2 -}$ / $A^{3 -}$ . Bufferlikningen gir

pH = p K_{a3} + \lg \frac{[A^{3 -}]}{[H A^{2 -}]}

Med $pH = p K_{a3}$ blir logaritmeleddet null, altså $[A^{3 -}] = [H A^{2 -}]$ .

Løsningen inneholder $n (H_{3} A) = 1 L \cdot 0,2 m o l / L = 0,2 m o l$ . NaOH reagerer trinnvis:

\begin{matrix} H_{3} A + O H^{-} & \to H_{2} A^{-} + H_{2} O & 0,2 m o l O H^{-} \\ H_{2} A^{-} + O H^{-} & \to H A^{2 -} + H_{2} O & 0,2 m o l O H^{-} \\ H A^{2 -} + O H^{-} & \to A^{3 -} + H_{2} O & 0,1 m o l O H^{-} \end{matrix}

I siste trinn reagerer bare halvparten av $H A^{2 -}$ . Da blir det $0,1 m o l$ av både $H A^{2 -}$ og $A^{3 -}$ .

n (NaOH) = 0,2 m o l + 0,2 m o l + 0,1 m o l = 0,5 m o l

m (NaOH) = 0,5 m o l \cdot 40,00 g / m o l = 20 g

Vi har sett bort fra volumendringen. Vi har også sett bort fra at litt $H_{2} A^{-}$ er igjen ved pH 6,4. Det er rimelig fordi $p K_{a2}$ ligger 1,6 enheter under ønsket pH.

Ravsyre, $H O O C – C H_{2} – C H_{2} – C O O H$ , er symmetrisk. De fire H-atomene i $C H_{2}$ -gruppene er ekvivalente, og de to H-atomene i karboksylgruppene er ekvivalente. Vi forventer 2 signaler. Integralforholdet er $4 : 2 = 2 : 1$ ( $C H_{2}$ : $COOH$ ).

Etansyre, $C H_{3} – C O O H$ , har to H-miljøer: $C H_{3}$ og $COOH$ . Vi forventer 2 signaler. Integralforholdet er $3 : 1$ ( $C H_{3}$ : $COOH$ ).

Ingen av signalene splittes, fordi ingen H-atomer har ikke-ekvivalente H-naboer. Syreprotonet kan gi et bredt signal, eller forsvinne hvis prøven løses i $D_{2} O$ .

Oppgavedata

Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Organisk kjemi, Organisk syntese, Buffer, Organisk analyse
Egen side: Åpne oppgave 2-5 for seg selv

Del 1uten hjelpemidler, med vedlegg · 2 timer · 21 oppgaver

Oppgave 1-1a·Oksidasjonstall for molybden i cyanidokompleks

Oppgave 1-1b·Buffer fra ammoniakk og saltsyre blant fire stoffpar

Oppgave 1-1c·Fargereaksjon med kationet i lyseblå saltløsning

Oppgave 1-1d·Tre hvite salter som gir skarp lukt med syre og base

Oppgave 1-1e·Massespekter av alkohol med basetopp ved 31

Oppgave 1-1f·NMR-spekter av en isomer av C3H7Cl

Oppgave 1-1g·pH i buffer av natriumpropanat og propansyre

Oppgave 1-1h·Eddiksyreløsning som blir buffer med 0,1 mol NaOH

Oppgave 1-1i·Mellomprodukt fra brometan til etanal

Oppgave 1-1j·Påstander om kiralitet og kondensasjonspolymer for 2-metylpropan-1-ol

Oppgave 1-1k·Næringsstoff med fettsyrekjeder og inositolfosfat

Oppgave 1-1l·Kirale sentre i dipeptidet ala-val

Oppgave 1-1m·Bromreagens, NaHCO3 og DNPH-test på produktet fra propen og vann

Oppgave 1-1n·Stigende oksidasjonstall for klor i fire forbindelser

Oppgave 1-1o·Endepunkt når kaliumpermanganat er i byretten

Oppgave 1-1p-q·Sink-kobber-celle med katode og batterikapasitet

Oppgave 1-1r-s·Elektrolyse av saltsyre og masse hydrogengass fra klorgass

Oppgave 1-1t·Rollen til ATP i heksokinasereaksjonen

Oppgave 1-2a·Propensyre fra propen og polymeren polyakryl

Oppgave 1-2b·Redokstitrering av jern(II) med cerium(IV)

Oppgave 1-2c·Buffer av natriummetanat og saltsyre og ammoniumbuffer

Del 2alle hjelpemidler · 3 timer · 3 oppgaver

Oppgave 2-3·Glukosebestemmelse med Fehlings løsning og invertaseaktivitet

Oppgave 2-4·Korrosjonsbeskyttende maling på fiskebåt av stål

Oppgave 2-5·Ravsyre, vinsyre og sitronsyre i frukt

Temaer

Oppgave 1-1aOksidasjonstall for molybden i cyanidokompleks

Oppgave 1-1bBuffer fra ammoniakk og saltsyre blant fire stoffpar

Oppgave 1-1cFargereaksjon med kationet i lyseblå saltløsning

Oppgave 1-1dTre hvite salter som gir skarp lukt med syre og base

Oppgave 1-1eMassespekter av alkohol med basetopp ved 31

Oppgave 1-1fNMR-spekter av en isomer av C3H7Cl

Oppgave 1-1gpH i buffer av natriumpropanat og propansyre

Oppgave 1-1hEddiksyreløsning som blir buffer med 0,1 mol NaOH

Oppgave 1-1iMellomprodukt fra brometan til etanal

Oppgave 1-1jPåstander om kiralitet og kondensasjonspolymer for 2-metylpropan-1-ol

Oppgave 1-1kNæringsstoff med fettsyrekjeder og inositolfosfat

Oppgave 1-1lKirale sentre i dipeptidet ala-val

Oppgave 1-1mBromreagens, NaHCO3 og DNPH-test på produktet fra propen og vann

Oppgave 1-1nStigende oksidasjonstall for klor i fire forbindelser

Oppgave 1-1oEndepunkt når kaliumpermanganat er i byretten

Oppgave 1-1p-qSink-kobber-celle med katode og batterikapasitet

Oppgave 1-1r-sElektrolyse av saltsyre og masse hydrogengass fra klorgass

Oppgave 1-1tRollen til ATP i heksokinasereaksjonen

Oppgave 1-2aPropensyre fra propen og polymeren polyakryl

Oppgave 1-2bRedokstitrering av jern(II) med cerium(IV)

Oppgave 1-2cBuffer av natriummetanat og saltsyre og ammoniumbuffer

Oppgave 2-3Glukosebestemmelse med Fehlings løsning og invertaseaktivitet

Oppgave 2-4Korrosjonsbeskyttende maling på fiskebåt av stål

Oppgave 2-5Ravsyre, vinsyre og sitronsyre i frukt