Kemi A



2. del
Kl. 9.30-14.30




Fredag den 16. august 2024
Kl. 9.00-14.30

Vejledning



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
   - inddrage det udleverede bilagsmateriale i besvarelsen
   - 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.



Figur 1.1. Medicin mod HIV (kilde: www.colourbox.com)

Bilagsmateriale



HIV-medicin (AZT)


HIV-virus er en retrovirus, der angriber T-hjælpecellerne i immunforsvaret. Efter flere år med HIV-virus i kroppen vil immunforsvaret være så svækket, at man får sygdommen AIDS. Når man har AIDS, kan immunforsvaret ikke længere bekæmpe infektionssygdomme, og man vil i sidste ende dø.

For at undgå at HIV-smittede udvikler AIDS, kan man hæmme virus med medicin. Det første effektive lægemiddel mod HIV var stoffet AZT, som blev godkendt i 1987. Effektiviteten af AZT alene er dog begrænset. I midten af 1990’erne erfarer man, at kombinationsbehandling med flere forskellige typer lægemidler er langt mere effektiv som behandling mod HIV. En HIV-smittet person, der er i effektiv medicinsk behandling, har så hæmmet HIV-aktivitet, at vedkommende ikke kan smitte andre.

AZT kan syntetiseres ud fra et af de fire nukleosider (cytosin, thymin, guanin og adenin), der indgår i DNA. Strukturformler for nukleosiderne og AZT ses på figur 1.2. Figur 1.2 ses her som Chemsketch-fil og MarvinSketch-fil.

Cytosin Thymin Guanin Adenin AZT
Figur 1.2. Strukturformler for de fire nukleosider i DNA og AZT.



Syntesen af AZT forløber i 3 trin, hvor sidste trin er en basisk hydrolyse. Reaktionsskema for sidste trin i syntesen ses på figur 1.3. Figur 1.3 ses her som Chemsketch-fil og MarvinSketch-fil.

A AZT
Figur 1.3. Sidste trin i syntesen af AZT.



Ved indtagelse af AZT bliver stoffet optaget til blodet fra mave/tarmkanalen. Den maksimale koncentration for AZT i blodplasma opnås 60 minutter efter indtagelse af AZT. Efter optagelsen af AZT sker der en langsom nedbrydning af stoffet i leveren. Kinetikken bag stoffets optagelse og nedbrydning er undersøgt hos en forsøgsperson. AZT-koncentrationen i blodplasma er målt til forskellige tidspunkter ved hjælp af HPLC. Data fra undersøgelsen ses her som Excel-fil.



Opgave 1 - HIV-medicin (AZT)



  a) Redegør for molekylformlen for AZT.

  b) Angiv stofklasser for de markerede funktionelle grupper på figur 1.2.

  c) Færdiggør reaktionsskemaet for sidste trin i syntesen af AZT.

  d) Vurder, hvilket nukleosid AZT kan syntetiseres ud fra.

  e) Afbild koncentrationen af AZT som funktion af tiden, t.
Beskriv grafen.

  f) Vis, at nedbrydningen af AZT forløber som en reaktion af 1. orden. Vis, at hastighedskonstanten, k, for reaktionen er 0,0145 min-1.

  g) Beregn, hvor lang tid der går, før 75% af AZT er nedbrudt fra indtagelse af medicinen.

  h) Argumenter for, at C-atomerne inden for den blå firkant i figur 1.2 er sp2-hybridiserede.




Figur 2.1. Prøveudtagning til phosphatbestemmelse.
Kilde: Colourbox.dk.


Opgave 2 - Spildevandsrensning



I Danmark renses 90-95 % af alt spildevand, inden det ledes ud i naturen. På verdensplan er tallet langt mindre. Spildevandet renses blandt andet for phosphat, da phosphat har uønskede virkninger i naturen som fx iltsvind i vandmiljøet.
På et rensningsanlæg fjernes phosphat fra spildevand ved tilsætning af jern(3+)chlorid, hvorved der sker en fældningsreaktion.

  a) Opskriv reaktionsskema for fældningsreaktionen.

På et andet rensningsanlæg anvendes aluminiumchlorid til fældningen af phosphat. Der sker følgende reaktion:





I indløbet til rensningsanlægget måles koncentrationen af phosphat til 5,0 mg/L.

  b) Beregn massen af aluminiumchlorid, der skal tilsættes 1,00 L af spildevandsprøven for at udfælde al phosphat. Der ses bort fra ligevægtsforhold.

  c) Beregn opløselighedsproduktet, KO, for aluminiumphosphat ved 25 °C. Benyt termodynamiske data.

Phosphat og et hjælpereagens reagerer og danner en blå forbindelse, og absorbansen af den blå forbindelse måles med et spektrofotometer ved 882 nm. Kuvette-bredden er 1,00 cm.

Der fremstilles en række standardopløsninger, hvor koncentrationen af phosphat er kendt. Samhørende værdier for koncentrationen af phosphat og absorbansen findes her som Excel-fil.

  d) Argumenter for, at Lambert-Beers lov gælder for de målte data.
Vis, at den molare absorptionskoefficient, ελ, er 20 L·mmol-1·cm-1 ved 882 nm.

Koncentrationen af phosphat i en prøve fra rensningsanlæggets udløb ønskes undersøgt. Prøven behandles på samme måde som standardopløsningerne. Absorbansen måles til 0,063.

  e) Beregn koncentrationen af phosphat i udløbet. Angiv resultatet i mg/L.
Sammenlign resultatet med koncentrationen af phosphat i indløbet.





Opgave 3 - Ansigtskur


Glycolsyre tilhører gruppen af α-hydroxysyrer. Disse kaldes også AHA-frugtsyrer. AHA-frugtsyrer anvendes fx i ansigtskure til behandling af hudproblemer. Ved disse ansigtsbehandlinger anvendes produkter med en pH-værdi under 3, hvorved de øverste hudlag ætses.

Glycolsyre fremstilles ved reaktion mellem 2-chlorethansyre og hydroxid. Reaktionen ses på figur 3.1.


glykolsyre
Figur 3.1. Reaktionsskema for fremstilling af glycolsyre.


  a) Angiv reaktionstype for reaktionen i figur 3.1.

En elev vil fremstille en ansigtskur indeholdende glycolsyre. I recepten indgår AHA-frugtsyre. Indholdet af glycolsyre i AHA-frugtsyre bestemmes ved en potentiometrisk titrering. Der er ikke andre stoffer med syre-base-egenskaber i AHA-frugtsyre.
Titreringen kan ses på videoen, og data fra titreringen ses her som Excel-fil.



  b) Afbild titrerkurven.
Vis, at pKs for glycolsyre er 3,7.

  c) Beregn koncentrationen af glycolsyre i AHA-frugtsyre. Angiv resultatet som masse%.

Ansigtskuren, som eleven fremstiller, skal have en pH-værdi på 3,1.
Ansigtskuren indeholder ikke andre stoffer med syre-base-egenskaber udover glycolsyre.

  d) Beregn stofmængdekoncentrationen af glycolsyre i ansigtskuren.




Filer til opgaverne

Filnavn Opgave Figur Beskrivelse
24464_bilag_figur_1_2.sk2 Bilag 1.2 ChemSketch fil med strukturformel
24464_bilag_figur_1_2.mrv Bilag 1.2 MarvinSketch fil med strukturformel
24464_bilag_figur_1_3.sk2 Bilag 1.3 ChemSketch fil med strukturformel
24464_bilag_figur_1_3.mrv Bilag 1.3 MarvinSketch fil med strukturformel
24464_bilag_excel.xlsx Bilag - Excel fil
24464_opg2_excel.xlsx 2 - Excel fil
24464_opg3_excel.xlsx 3 - Excel fil


Klik her for at downloade alle filer.





Dette prøvesæt er omfattet af ophavsretten, jf. ophavsretslovens § 1.

Prøvesættet må alene anvendes til den på prøvesættet anførte prøve.

Al anden anvendelse af prøvesættet, herunder visning eller deling f.eks. via internettet, sociale medier, portaler og bøger, udgør en krænkelse af Børne- og Undervisningsministeriets og evt. tredjemands ophavsret og er ikke tilladt.

Overtrædelse af ophavsretten kan være erstatningspådragende og/eller strafbart.

Prøvesættet kan dog, efter at prøven er afsluttet, anvendes til undervisningsbrug på uddannelser m.v. omfattet af den lovgivning, som Styrelsen for Undervisning og Kvalitet administrerer.