Selen, glutation og titrering av natriumselenitt

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

Selen er et mineral kroppen trenger i små mengder. Selen inngår i enzymer som bryter ned reaktive oksygenforbindelser. I slike enzymkatalyserte reaksjoner inngår også glutation, en forbindelse som er satt sammen av tre aminosyrer. Glutation er en antioksidant.

Selen er giftig dersom man får i seg for mye.

For hånd

Natriumselenat, $N a_{2} S e O_{4}$ , framstilles fra natriumselenitt, $N a_{2} S e O_{3}$ , ved oksidasjon med hydrogenperoksid, $H_{2} O_{2}$ , i sur løsning. Dette er de to halvreaksjonene skrevet som reduksjoner:

\begin{matrix} S e O_{4}^{2 -} + 2 H^{+} + 2 e^{-} & \to S e O_{3}^{2 -} + H_{2} O \\ H_{2} O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-} & \to 2 H_{2} O \end{matrix}

Bruk halvreaksjonene, og skriv den balanserte reaksjonsligningen.

For hånd

Det finnes mange reaktive og ustabile oksygenforbindelser. De kan dannes i cellene i kroppen. En slik oksygenforbindelse er superoksidionet $O_{2}^{-}$ . Superoksidionet reagerer videre med $H^{+}$ og gir $H_{2} O_{2}$ slik den balanserte reaksjonsligningen under viser.

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

Bruk oksidasjonstall, og vis at oksygen både blir oksidert og redusert i denne reaksjonen.

For hånd

Glutation, GSH, se figur 1, er en viktig forbindelse i nedbrytning av reaktive oksygenforbindelser. Glutation er satt sammen av tre aminosyrer. Tegn av figur 1 i besvarelsen, marker de tre aminosyrene, og sett navn på disse.

Figur 1: Skjelettformel for glutation, GSH

For hånd

Når glutation, forkortet GSH, virker som antioksidant, bindes to molekyler GSH sammen med en sulfidbro. Reaksjonen kan skrives slik:

2 G S H \to GS-SG + 2 H^{+} + 2 e^{-}

Reaksjonen er enzymkatalysert. Reaksjonen for å gjendanne GSH fra GS-SG er også enzymkatalysert, og i tillegg inngår kofaktoren NADH. Tegn av figur 2, og fyll inn på riktig plass stoffene A, B, C, D og E:

$N A D H + H^{+}$
$N A D^{+}$
$2 G S H$
$H_{2} O_{2}$
$2 H_{2} O + 2 H^{+}$

enzymene:

glutation reduktase
glutation peroksidase

Figur 2: To koblede enzymsykluser med plassene A, B, C, D og E, GS-SG og to enzymer

Kalkulator

Innholdet av natriumselenitt i en løsning ble funnet ved titrering. $25,0 m L$ av løsningen ble overført til en $250 m L$ målekolbe og fortynnet med destillert vann til merket. $25,0 m L$ av den fortynnede løsningen ble overført til en titreringskolbe og tilsatt kaliumjodid, $KI$ , i overskudd. Da skjer denne reaksjonen i titreringskolben:

S e O_{3}^{2 -} (a q) + 4 I^{-} (a q) + 6 H^{+} (a q) \to S e (s) + 2 I_{2} (a q) + 3 H_{2} O (l)

Dette er prøveløsningen. Den ble titrert med $0,100 m o l / L$ løsning med tiosulfat, $N a_{2} S_{2} O_{3} (a q)$ . Det gikk med $18,3 m L$ før endepunktet for titreringen var nådd. Beregn innholdet av natriumselenitt i den opprinnelige løsningen i gram per liter.

Fasit

$S e O_{3}^{2 -} + H_{2} O_{2} \to S e O_{4}^{2 -} + H_{2} O$

O går fra $- \frac{1}{2}$ i $O_{2}^{-}$ til $- 1$ i $H_{2} O_{2}$ (redusert) og til $0$ i $O_{2}$ (oksidert).

Glutation er satt sammen av glutaminsyre, cystein og glysin.

A: $N A D^{+}$ , B: $N A D H + H^{+}$ , C: $2 G S H$ , D: $H_{2} O_{2}$ , E: $2 H_{2} O + 2 H^{+}$ . Enzymet til venstre er glutation reduktase, enzymet til høyre er glutation peroksidase.

$31,6 g / L$

LøsningsforslagKI-generert

Selenitt blir oksidert. Derfor snur vi den første halvreaksjonen. Hydrogenperoksid blir redusert, og den andre halvreaksjonen brukes slik den står. Begge har 2 elektroner, så vi kan legge dem sammen direkte:

\begin{matrix} S e O_{3}^{2 -} + H_{2} O & \to S e O_{4}^{2 -} + 2 H^{+} + 2 e^{-} \\ H_{2} O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-} & \to 2 H_{2} O \end{matrix}

Vi stryker $2 H^{+}$ , $2 e^{-}$ og ett $H_{2} O$ på hver side:

S e O_{3}^{2 -} (a q) + H_{2} O_{2} (a q) \to S e O_{4}^{2 -} (a q) + H_{2} O (l)

Selen går fra oksidasjonstall $+ 4$ til $+ 6$ . Med natriumionene blir likningen $N a_{2} S e O_{3} + H_{2} O_{2} \to N a_{2} S e O_{4} + H_{2} O$ .

Hydrogen har oksidasjonstall $+ 1$ både i $H^{+}$ og i $H_{2} O_{2}$ . Summen av oksidasjonstallene er lik ladningen. Vi kaller oksidasjonstallet til O for $x$ :

$O_{2}^{-}$ : $2 x = - 1$ , så $x = - \frac{1}{2}$ .
$H_{2} O_{2}$ : $2 \cdot (+ 1) + 2 x = 0$ , så $x = - 1$ .
$O_{2}$ : rent grunnstoff, så $x = 0$ .

Oksygenatomene som havner i $H_{2} O_{2}$ , går fra $- \frac{1}{2}$ til $- 1$ . Oksidasjonstallet synker, så oksygen blir redusert. Oksygenatomene som havner i $O_{2}$ , går fra $- \frac{1}{2}$ til $0$ . Oksidasjonstallet øker, så oksygen blir oksidert. Oksygen blir altså både oksidert og redusert i samme reaksjon.

Glutation er et tripeptid. Vi deler molekylet ved de to peptidbindingene, $– C O – N H –$ , mellom C og N. Hver del sammenlignes med aminosyretabellen i vedlegget.

Glutation med de tre aminosyrene markert i hver sin farge

Glutaminsyre: delen med den frie $– N H_{2}$ -gruppen. Sidekjeden er $– C H_{2} – C H_{2} – C O O H$ . I glutation er det karboksylgruppen i sidekjeden som danner peptidbindingen.
Cystein: delen i midten med sidekjeden $– C H_{2} – S H$ .
Glysin: delen med $– C H_{2} –$ og den frie $– C O O H$ -gruppen i enden.

Glutation er satt sammen av $glutaminsyre, cystein og glysin$ .

Å gjendanne GSH fra $G S – S G$ er en reduksjon. Da trengs det en elektrondonor. NADH blir oksidert til $N A D^{+}$ og gir fra seg elektronene:

G S – S G + N A D H + H^{+} \to 2 G S H + N A D^{+}

Dette er syklusen til venstre. Pila fra GS-SG går til C, så C er $2 G S H$ . Pila fra B til A er $N A D H + H^{+} \to N A D^{+}$ . Enzymet er glutation reduktase.

I syklusen til høyre går 2GSH (C) tilbake til GS-SG. GSH blir oksidert, slik likningen i oppgaven viser. Elektronene går til hydrogenperoksid, som blir redusert til vann. Da er D $H_{2} O_{2}$ og E $2 H_{2} O + 2 H^{+}$ . Enzymet er glutation peroksidase:

2 G S H + H_{2} O_{2} \to G S – S G + 2 H_{2} O

Figuren med stoffene og enzymene fylt inn

Jod fra den første reaksjonen titreres med tiosulfat. Halvreaksjonen $S_{4} O_{6}^{2 -} + 2 e^{-} \to 2 S_{2} O_{3}^{2 -}$ står i vedlegget:

I_{2} (a q) + 2 S_{2} O_{3}^{2 -} (a q) \to 2 I^{-} (a q) + S_{4} O_{6}^{2 -} (a q)

Ett mol $S e O_{3}^{2 -}$ gir 2 mol $I_{2}$ , som reagerer med 4 mol $S_{2} O_{3}^{2 -}$ .

\begin{matrix} n (S_{2} O_{3}^{2 -}) & = 0,100 m o l / L \cdot 0,0183 L = 1,83 \cdot 10^{- 3} m o l \\ n (I_{2}) & = \frac{1,83 \cdot 10^{- 3} m o l}{2} = 9,15 \cdot 10^{- 4} m o l \\ n (S e O_{3}^{2 -}) & = \frac{9,15 \cdot 10^{- 4} m o l}{2} = 4,575 \cdot 10^{- 4} m o l \end{matrix}

Dette er stoffmengden i $25,0 m L$ av den fortynnede løsningen. Målekolben på $250 m L$ inneholder 10 ganger så mye. Alt dette kom fra $25,0 m L$ av den opprinnelige løsningen:

\begin{matrix} n (N a_{2} S e O_{3}) & = 10 \cdot 4,575 \cdot 10^{- 4} m o l = 4,575 \cdot 10^{- 3} m o l \\ c (N a_{2} S e O_{3}) & = \frac{4,575 \cdot 10^{- 3} m o l}{0,0250 L} = 0,183 m o l / L \end{matrix}

Molar masse: $M (N a_{2} S e O_{3}) = 2 \cdot 22,99 + 78,97 + 3 \cdot 16,00 = 172,95 g / m o l$ .

0,183 m o l / L \cdot 172,95 g / m o l = 31,6 g / L

Den opprinnelige løsningen inneholder $31,6 g / L$ natriumselenitt.

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 V2022. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi

Oppgavedata

Hentet fra: Kjemi 2 V2022, del 2, oppgave 4
Del: Del 2, alle hjelpemidler — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Kalkulator
CAS
Graftegner og regneark
Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kategori: 2
Vanskegrad: 3
Temaer: Redoksreaksjoner, Proteiner, Enzymer, Titrering

Selen, glutation og titrering av natriumselenitt

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Selen, glutation og titrering av natriumselenitt

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Selen, glutation og titrering av natriumselenitt

Selen, glutation og titrering av natriumselenitt

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Temaer