Kilder

Opgave 1

Colourbox

 

Opgave 2

Marvin Smith, CC BY-SA 2.0 , 

via Wikimedia Commons

         

Opgave 3

Opgavekommission

Colourbox

 

Opgave 4

Colourbox



Opgave 4:   Pectin i planter

Pectin er en gruppe af polysaccharider, der findes i planters cellevægge og holder cellerne sammen. Modne frugter er bløde, fordi enzymer nedbryder pectin under modningsprocessen.

Pectin udvindes fx af æblers og citrusfrugters skaller og anvendes som konsistensmiddel i fødevareindustrien, fx til at stivne marmelade.


I figur 4.1 ses to molekyler, der er byggesten i pectinmolekyler.

 A                                                         B    
Figur 4.1

MarvinSketchfil figur 4.1       ChemSketchfil figur 4.1


  a) Marker de funktionelle grupper i A og B, som er forskellige i de to molekyler.
Angiv gruppernes stofklasser.


Enzymet PME (pectinmethylesterase) katalyserer hydrolysen af den funktionelle gruppe i A, som vist i figur 4.2. Ved reaktionen frigives methanol, som menes at være et signalstof, der blandt andet er knyttet til planters vækst. X angiver resten af molekylet A.

A                                                                      
Figur 4.2


Enzymet PME fra æbler har været undersøgt. I undersøgelsen blev enzymets katalytiske virkning bestemt ved forskellige temperaturer. Den katalytiske virkning er angivet som relativ aktivitet i figur 4.3.


relativ aktivitet, temperatur

Figur 4.3


  b) Redegør for temperaturens betydning for reaktionshastigheden for dannelsen af methanol. Inddrag figur 4.3.


Der gennemføres en række eksperimenter med forskellige startkoncentrationer, c(A), af den funktionelle gruppe i pectinbyggestenen A. Koncentrationen af enzymet er ens i alle eksperimenterne. Hastigheden for den enzymkatalyserede hydrolyse i figur 4.2 bestemmes ved hvert eksperiment, og resultaterne er vist i figur 4.4 og gemt i datafilen nedenfor.

Figur 4.4

Excelfil enzymkinetikdata
  c) Redegør for, at den enzymkatalyserede hydrolyse i figur 4.2 er af første orden med hensyn til A for koncentrationer af A lavere end 0,030 mm.
Beregn halveringstiden for hydrolysen for koncentrationer af A lavere end 0,030 mm.


Andelen af byggesten A i forhold til byggesten B i pectin har betydning for pectins virkning som konsistensmiddel. Det påvirker også pectins blandbarhed med vand ved forskellige pH-værdier.

Man kan anvende et stofs fordeling mellem vand og octan-1-ol til at vurdere, i hvilket omfang et stof kan blandes med en vand- eller oliefase. En sådan undersøgelse er gennemført for pectins byggesten A og B vist i figur 4.5.

A                                                            B
Figur 4.5

Fordelingsforholdet, D, for et stof, som er forholdet mellem stoffets formelle koncentrationer i de to faser, er givet ved 


Fordelingsforholdet for stof A og for stof B er beregnet ved forskellige pH-værdier, og resultaterne er vist i figur 4.6.
Figur 4.6


  d) Forklar forskelle i logD for de to stoffer A og B, ved pH mellem 2 og 10.
Inddrag både stoffernes struktur og syre-baseegenskaber, som er vist i figur 4.5.



Opgave 3:   MEA - nu også til lagring af carbondioxid 

MEA (monoethanolamin) indgår i opbygningen af mange vigtige molekyler i kroppen, fx phospholipider i cellemembraner og signalstoffer. I 2021 opdagede forskere, at stoffet også findes i det interstellare rum.

MEA har mange industrielle anvendelser. Stoffet indgår fx i fremstilling af vaskepulver, emulgatorer og lægemidler. Nyere forskning har vist, at MEA også kan anvendes til lagring af carbondioxid fra røggasser. 

I figur 3.1 ses strukturen for MEA. 


MEA

Figur 3.1


MarvinSketchfil Figur3.1          Chemsketchfil Figur3.1


MEA har det systematiske navn 2-aminoethan-1-ol.

  a) Forklar navnet 2-aminoethan-1-ol med udgangspunkt i strukturen vist i figur 3.1. 

MEA er en base med pKb lig med 4,50 ved 25 °C.

En vandig opløsning af MEA har den formelle koncentration 0,13 ᴍ.

  b) Beregn pH i den vandige opløsning af MEA ved 25 °C.  


Vandige opløsninger af MEA anvendes til at forhindre korrosion i beholdere, fx på kraftværker, herunder atomkraftværker.

I et skolelaboratorium bestemmes koncentrationen af MEA i en vandig opløsning, som vist i filmen nedenfor.



Titrering af MEA



  c) Beregn koncentration af MEA i den vandige opløsning.
Angiv en egnet indikator til titreringen. Begrund ud fra titrerkurven.    

Vandige opløsninger af MEA kan fjerne carbondioxid effektivt fra røggasser. Det anvendes også til at rense luften i ubåde for carbondioxid.

Carbondioxid ledes til en vandig opløsning af MEA ved pH 8. Ved denne pH-værdi findes opløst carbondioxid som hydrogencarbonat og MEA findes på syreform, MEAH+.  Ligevægten vist i figur 3.2 indstiller sig.

MEAH+                                  B

Figur 3.2

ΔG° for reaktionen i figur 3.2 er bestemt ved forskellige temperaturer. Resultaterne er vist i figur 3.3.
Figur 3.3


  d) Bestem ΔH° og ΔS° for reaktionen med udgangspunkt i figur 3.3.
Gør rede for, i hvilken retning ligevægten forskydes, når temperaturen sænkes.  

10 L af en vandig opløsning af MEAH+ har startkoncentrationen 0,10 ᴍ. Denne opløsning tilføres 0,114 mol carbondioxid. Det antages, at al carbondioxid findes som hydrogencarbonat i den vandige opløsning. Ligevægten i figur 3.2 indstiller sig ved temperaturen 310 K.


  e) Beregn ligevægtskonstanten ved 310 K for ligevægten i figur 3.2.  
Beregn, hvor stor en procentdel af den tilførte carbondioxid, der er bundet i B, når ligevægten er indstillet ved 310 K.  





Opgave 2:    Fremstilling af et juvenilhormon

Juvenilhormoner udskilles af planter som værn mod insekter, idet hormonet forhindrer larver i at udvikle sig til insekter. Derfor bliver juvenilhormoner brugt som plantebeskyttelsesmidler.

Diimid, N2H2, er et vigtigt reagens i fremstillingen af et juvenilhormon i laboratoriet.

Diimid kan fremstilles ud fra hydrazin, N2H4, ved reaktionen vist i figur 2.1. Reaktionen forløber i opløsningsmidlet ethanol.


2 N2H4  +  O2  →  2 N2H2  +  2 H2O

Figur 2.1


  a) Gør rede for, hvilke atomer i figur 2.1 der oxideres, og hvilke der reduceres.


234 g hydrazin tilsættes dioxygen i overskud, og reaktionen i figur 2.1 forløber. Der fremstilles 186 g diimid.


  b) Beregn udbyttet af diimid i procent af det teoretisk mulige.


Cecropia juvenilhormon fremstilles i et reaktionsforløb med mange trin. I et af trinene omdannes A til B ved reaktion med diimid. Diimid reagerer kun med endestillede alkenylgrupper, som vist i figur 2.2.

                  A                                                                B

Figur 2.2


Reaktionen i figur 2.2 forløber gennem flere deltrin. Det hastighedsbestemmende trin er omdannelse af trans-diimid til cis-diimid, som vist i figur 2.3.

Figur 2.3


Hastighedskonstanten for det hastighedsbestemmende trin for reaktionen er bestemt ved forskellige temperaturer. Resultaterne er gemt i excelfilen nedenfor.




  c) Bestem aktiveringsenergien for reaktionen i figur 2.3.





Opgave 1:    Hyldeblomst og hyldebær

I juni ses hyldens hvide blomsterskærme, som i sensommeren er omdannet til de sort-violette klaser af hyldebær.

Hyldebær er rige på C-vitamin og antioxidanter, og mange indtager hyldebærsaft og hyldebærsuppe om vinteren.
Hyldebær skal altid opvarmes før man spiser dem, fordi friske bær indeholder et giftstof, A, som nedbrydes ved opvarmning.

I figur 1.1 ses giftstoffets struktur.


A

M = 295,291 g/mol

Figur 1.1


MarvinSketchfil Figur1.1         ChemSketchfil Figur1.1


En elementaranalyse af giftstoffet A viser molekylets sammensætning angivet i masseprocenter, som er vist i tabel 1.1.


Tabel 1.1

C H N O
56,95 % 5,80 % 4,74 % 32,51 %


  a) Bestem den empiriske formel for giftstoffet A.


I figur 1.2 ses strukturformler for to alkoholer B og D.

                       B                                                      D

Figur 1.2


En af alkoholerne er et aromastof i hyldebær. Denne alkohol kan oxideres til et andet aromastof. Oxidationen gennemføres i et skolelaboratorium, og der udføres kemiske tests på oxidationsproduktet.
Undersøgelsen er vist i filmen nedenfor.



Oxidation af en alkohol og kemiske tests

  b) Angiv, hvilken af alkoholerne i figur 1.2, som findes i hyldebær.
Argumenter ud fra observationer i filmen.


Hyldeblomster har en meget kompleks duft, da de også indeholder mange forskellige aromastoffer. Et af hyldeblomstens aromastoffer, E, lugter sødt og frugtagtigt. Antallet af H-atomer i E er 12.

I figur 1.3 ses IR-spektret af E.

Figur 1.3



I figur 1.4 ses 1H-NMR-spektret af E. Spektrometerfrekvensen er 900 MHz.
Figur 1.4


  c) Bestem strukturen af stof E.
Argumenter ud fra IR-spektret og 1H-NMR-spektret.
I IR-spektret inddrages absorptionsbånd over 1500 cm-1.
I 1H-NMR-spektret inddrages integralforhold, kemiske skift og koblingsmønstre, idet signalerne i spektret tilordnes stoffets strukturformel.





Vejledning

Prøven

Opgavesættet består af 4 opgaver med i alt 15 delopgaver.

Følgende hjælpemidler forudsættes:
DATABOG fysik kemi (F&K Forlaget), 11. udgave (2007) eller senere udgave.

Opgavebesvarelsen
Din opgavebesvarelse skal afleveres i et samlet dokument, gemt i pdf-format.

Bedømmelse
Ved den skriftlige prøve lægges der vægt på din evne til at:

   - anvende fagets viden og metoder til behandling af kemiske problemstillinger
   - gøre iagttagelser og analysere eksperimentelt arbejde, samt efterbehandle og vurdere resultater herfra
   - gennemføre og præsentere relevante beregninger med korrekt brug af fagsprog
   - benytte relevante matematiske modeller, metoder og repræsentationsformer
   - benytte fagspecifikke digitale værktøjer hensigtsmæssigt
   - dokumentere anvendte informationer fra forskellige kilder
   - udtrykke sig skriftligt, således at tankegangen fremstår struktureret og tydelig.

Der gives en karakter på baggrund af en helhedsvurdering.



Kemi A

Mandag den 22. maj 2023

Kl. 9.00-14.00