Kilder

Opgave 1

https://www.wikidoc.org/index.php/File:Ds17.png

 

Opgave 2

Colourbox

 

Opgave 3

Colourbox

 

Opgave 4

Colourbox


Opgave 4:   Iridium(IV)oxid - i højteknologiske materialer

Iridium(IV)oxid er et velegnet materiale til fremstilling af implantater. Det anvendes fx i stents. Det er enheder, som placeres i tilstoppede blodkar hos mennesker med alvorlig åreforkalkning, for at sikre blodgennemstrømning. Stoffet udnyttes også i elektroder til brændselsceller og til industriel elektrolyse.
Iridium(IV)oxid fremstilles ved oxidation af iridium med dioxygen ved høj temperatur.

En lukket beholder har et volumen på 2,00 L. Der tilføres dioxygen så partialtrykket er 1,00 bar. Temperaturen er 1325 K.


  a) Beregn stofmængden af dioxygen i beholderen.


Denne stofmængde dioxygen tilføres iridium på fast form, hvorefter reaktionen i figur 4.1 starter i den lukkede beholder.


Ir(s)  +  O2(g)      IrO2(s)

Figur 4.1

Ligevægtskonstanten for reaktionen i figur 4.1 er bestemt ved forskellige temperaturer, og sammenhængen er vist i figur 4.2.
Figur 4.2


  b) Beregn ligevægtskonstanten ved 1200 K. Inddrag figur 4.2.


Reaktionen i den lukkede beholder forløber til et tidspunkt, tmålt, hvor partialtrykket af dioxygen er 0,15 bar og temperaturen er 1200 K.


  c) Bestem ΔH° og ΔS° for reaktionen i figur 4.1. Inddrag figur 4.2.
Redegør for, at reaktionen i figur 4.1 er spontan til tidspunktet tmålt.


Ligevægten i den lukkede beholder med volumen 2,00 L indstilles ved 1325 K. Ved denne temperatur er ligevægtskonstanten 7,91 bar⁻¹. Efter ligevægten er indstillet er der stadig iridium i beholderen.

  d) Beregn trykket af dioxygen i beholderen, når ligevægten er indstillet.
Beregn massen af iridium(IV)oxid i beholderen ved ligevægt.




Opgave 3:   Cochenille - et farvestof udvundet af lus

Carmin er et rødt farvestof, som kan udvindes af cochenillelus. Lusene indsamles på en kaktus, som vokser i Mexico og Sydamerika. Inkaerne og aztekerne brugte carmin til indfarvning af tekstiler.
Pigmentet består af kompleksioner, hvor aluminiumioner er bundet til carminsyremolekyler.
I 2018 lykkedes det forskere at udvikle en genmodificeret svamp til fremstilling af carminsyre.

I figur 3.1 ses strukturen for carminsyre.
carminsyre

M = 492,39 g/mol

Figur 3.1


MarvinSketchfil Figur3.1     ChemSketchfil Figur 3.1


  a) Marker hydroxygrupperne i strukturformlen for carminsyre. 
Angiv, for hver hydroxygruppe, om den tilhører stofklassen alkoholer eller phenoler.


Carmin anvendes ikke længere til indfarvning af tekstiler og i kunstværker, da carmin nedbrydes over tid ved udsættelse for luftens ilt og sollys.

I et skolelaboratorium undersøges nedbrydningen af carmin under lyspåvirkning.

Der optages et absorptionsspektrum for en vandig opløsning af carmin med koncentrationen 1,00 ·10-4 ᴍ. Kuvettebredden er 1,00 cm. I figur 3.2 ses absorbansen A ved forskellige bølgelængder λ.
Figur 3.2

Nedenfor ses datafilen til absorptionsspektret i figur 3.2.

Excelfil Data til absorptionsspektrum


  b) Bestem den molare absorptionskoefficient, for carmin ved bølgelængden 515 nm.

Eleven bestråler en vandig opløsning af carmin med lys. Der optages absorptionsspektre på bestemte tidspunkter i løbet af et halvt døgn, som vist i filmen nedenfor.


Nedbrydning af carmin

Datafilen for den spektrofotometriske analyse af carmin er gemt nedenfor. 

Excelfil spektrofotometriske data ved 515 nm


  c) Vis, at nedbrydningen af carmin kan beskrives som en 2. ordens reaktion med hensyn til carmin.
Angiv funktionsudtrykket for nedbrydningen.


Vandige opløsninger af carminsyre skifter farve, når pH ændres. Det skyldes stoffets syre-baseegenskaber. pKs-værdier for carminsyre er vist i figur 3.3.
Figur 3.3


Man kan anvende et stofs fordeling mellem vand og octan-1-ol til at vurdere, i hvilket omfang stoffet kan blandes med en olie- eller en vandfase.

Fordelingsforholdet, D, for carminsyre, som er forholdet mellem stoffets formelle koncentrationer i de to faser, er givet ved
I EU må carmin tilsættes kosmetik og fødevarer.




Fordelingsforholdet er beregnet ved forskellige pH-værdier, og resultatet er vist i figur 3.4.
Figur 3.4


  d) Forklar ændringerne i D, når pH stiger fra 0 til 12. Inddrag både strukturen af carminsyre og stoffets syre-baseegenskaber med udgangspunkt i figur 3.3. 







Opgave 2:  Chilipeber

Chilipeber stammer fra Bolivia og Mexico, men kom til Europa med Christoffer Columbus. Chili anvendes som krydderi i mange retter for at gøre retten ”hot”. Det er indholdet af capsaiciner, der fremkalder den brændende fornemmelse, når de kommer i kontakt med slimhinderne.  Capsaiciner anvendes også i peberspray.
Undersøgelser har vist, at capsaiciner også kan dræbe prostata- og lungecancerceller.
Det er især capsaicin med strukturen vist i figur 2.1, som fremkalder den brændende fornemmelse ved indtagelse af chilipeber.

capsaicin

Figur 2.1


MarvinSketchfil Figur 2.1    Chemsketchfil Figur 2.1


  a) Gør rede for mulige stereoisomere former for strukturen vist i figur 2.1.


Chilipeber indeholder også små mængder af dihydrocapsaicin, som også bidrager til den brændende fornemmelse. Dihydrocapsaicin kan dannes ud fra capsaicin ved reaktionen vist i figur 2.2.

Figur 2.2




  b) Færdiggør reaktionsskemaet.
Angiv reaktionstype.


Forskellige chilipebres styrke rangeres ud fra Scoville skalaen og angives i SHU (Scoville heat units). Styrken fastlægges ud fra, hvor meget et chiliekstrakt skal fortyndes, før et testpanel af smagere ikke længere kan erkende chilismagen.

Siden 2011 er denne metode i høj grad erstattet af HPLC-analyser. Det vurderes at 15 SHU ca. svarer til 1 µᴍ capsaicin.

Koncentrationen af capsaicin og dihydrocapsaicin i en chilisauce kan bestemmes ved HPLC.

Princippet i en HPLC-analyse er, at stofblandingen føres igennem en kolonne af en væske under tryk. Kolonnen er således den stationære fase, og væsken er den mobile fase. Molekylerne kommer ud af kolonnen til forskellige tider, kaldet retentionstider. Der tegnes et chromatogram, hvor retentionstiden er angivet på 1. aksen. For hver top i chromatogrammet bestemmes et arealtal.

På figur 2.3 ses chromatogrammet fra en chilisauce. Retentionstiden for capsaicin er 8,5 min og for dihydrocapsaicin 9,0 min. Arealtallene for de to toppe er anført på chromatogrammet.

Arealtal, Arealtal, retentionstid/min

Figur 2.3

Til bestemmelse af koncentrationen af capsaicin i chilisaucen fremstilles en række standardopløsninger af stoffet. Standardopløsningerne analyseres ved HPLC på samme måde som chilisaucen. Arealtal for capsaicintoppen bestemmes for alle standardopløsningerne. Resultaterne er vist i datafilen nedenfor.

Excelfil HPLC-standardopløsning


  c) Bestem koncentrationen af capsaicin i chilisaucen.


I et skolelaboratorium gennemføres kemiske tests på to aromastoffer, A og B, som findes i chilipeber. Undersøgelserne er vist i filmen nedenfor.


Kemiske tests på aromastoffer

IR-spektrene vist i figur 2.4 og figur 2.5 kan tilordnes hver sit af aromastofferne A og B.
Figur 2.4

Begge aromastoffer indeholder 5 carbonatomer.


  d) Gør rede for, hvordan IR-spektrene kan tilordnes aromastofferne A og B. Inddrag karakteristiske absorptionsbånd over 1500 cm⁻¹ og resultaterne af de kemiske tests vist i filmen.
Angiv en mulig strukturformel for hvert af  aromastofferne A og B.


Et andet aromastof i chilipeber er en ester. 1H-NMR-spektret for dette aromastof er vist i figur 2.6. Spektrometerfrekvensen er 500 MHz.
Figur 2.6



  e) Bestem strukturen for esteren. Inddrag integralkurver, kemiske skift og koblingsmønstre, idet signaler i spektret tilordnes stoffets strukturformel.







Opgave 1:    Et middel til behandling af bipolare lidelser

Valproinsyre er det aktive stof i nogle lægemidler til behandling af bipolare lidelser og epilepsi. Stoffet mistænkes for at kunne give fosterskader og anbefales derfor ikke til gravide i Danmark.

Figur 1.1 viser strukturen for valproinsyre.


M = 144,21 g/mol

Figur 1.1


100 mL af en vandig opløsning af valproinsyre har den formelle stofmængdekoncentration 0,0090 ᴍ.


  a) Beregn massen af valproinsyre i opløsningen.


pKs for valproinsyre er 4,8 ved 25 °C.


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


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

Tirsdag den 30. maj 2023

Kl. 9.00-14.00