1. Dikvävetetraoxid sönderfaller vid upphettning till kvävedioxid. Temperaturen förutsätts vara så hög att alla ämnen i reaktionen är gasformiga. Reaktionen är endotermisk och går till jämvikt. a) Formulera jämviktsreaktionen och jämviktsekvationen för reaktionen. (2) N 2 O 4 + värme 2NO 2 2 [ NO2 ] K = [ N O ] 2 4 b) ur förskjuts jämvikten av en temperaturökning? Motivera svaret. (2) I och med att det är en endotermisk reaktion kommer den att förskjutas åt höger vid en temperatur ökning. Reaktionen kräver värme för att gå. c) ur förskjuts jämvikten av en tryckförändring? Motivera svaret. (2) Jämvikten förskjuts åt vänster om trycket ökar: 2 2 (2 *[ NO2 ]) 4 *[ NO2 ] Q = = = 2 * K 2*[ N 2O4 ] 2*[ N 2O4 ] Q > K vilket medför att reaktionen förskjuts åt vänster. 2. Ange oxidationstalen för alla atomer i följande föreningar. () KO K +I O II +I aso 4 a +II S +VI O II K 2 ro 4 K +I r +VI O II N 4 l N III +I l I NaNO 3 Na +I N +V O -II 3. a) Beräkna p i en lösning där l koncentrationen är 3,9*10-3 mol dm -3. (2) l + 2 O 3 O + + l - alt. l + + l - p = -log[ + ] = -log(3,9*10-3 ) = 2,4 b) Om man löser 7,2 g kaliumhydroxid i 2,4 dm 3 vatten, vad blir lösningens p. (3) KO K + + O - m(ko) = 7,2g M(KO) = 39,1 + 16 + 1,008 = 6,108 g mol -1 n(ko) = m / M = 7,2 / 6,108 = 0,128 mol = n(o - ) V(O - ) = 2,4 dm 3 (O - ) = n / V = 0,128 / 2,4 = 0,03 mol dm -3 po = -log[o - ] = -log(0,03) = 1,27 pkw= p + po, pkw=14 p= 14 1,27 = 12,7
c) Om man blandar 0 cm 3 0,01 mol dm -3 l med 2 cm 3 0,1 mol dm -3 NaO, vad blir p-värdet i lösningen. () V(l) = 0 cm 3 = 0,00 dm 3 (l) = 0,01 mol dm -3 n(l) = 0,00 * 0,01 = 0,000 mol V(NaO) = 2 cm 3 = 0,02 dm 3 (NaO) = 0,1 mol dm -3 n(nao) = 0,02 * 0,1 = 0,002 mol NaO + l 2 O + Nal(aq) Lika mängder skulle ge p = 7. Δn( + ) = 0,000 0,002 = -0,002 mol, detta innebär att det finns ett underskott av +, alltså det finns 0,002 mol fria O - (n(o- överskott). Vtot = 0,00 + 0,02 = 0,07 dm3 (O- överskott) = n(o- överskott) / Vtot = 0,002 / 0,07 = 0,0267 mol dm-3 po = -log[o- överskott] = -log(0,0267) = 1,7 pkw = p + po, pkw = 14 p = 14 1,7 = 12,4 4. Ange med användning av tabellen över normalpotentialer vilka av följande reaktioner som sker spontant. i) 2Al (s) + 3u 2+ (aq) 2Al 3+ (aq) + 3u (s) Al 3+ + 3e - Al e 0 = -1,66 V u 2+ + 2e - u e 0 = 0,34 V I och med att e 0 (Al 3+ ) < e 0 (u 2+ ) så kan Al oxideras av u 2+, reaktionen är spontan. ii) Br 2 (g) + 2Fe 2+ (aq) 2Br - (aq) + 2Fe 3+ (aq) Br 2 + 2e - 2Br - e 0 = 1,07 V Fe 3+ + e - Fe 2+ e 0 = 0,77 V I och med att e 0 (Br 2 ) > e 0 (Fe 3+ ) så kan Fe 2+ oxideras av Br 2, reaktionen är spontan. iii) u (s) + Zn 2+ (aq) u 2+ (aq) + Zn (s)
u 2+ + 2e - u e 0 = 0,34 V Zn 2+ + 2 e - Zn e 0 = -0,76 V I och med att e 0 (u 2+ ) > e 0 (Zn 2+ ) så kan inte u oxideras av Zn 2+, reaktionen är inte spontan. iv) 2Ag (s) + u 2+ (aq) 2Ag + (aq) + u (s) Ag + + e - Ag e0 = 0,80 V u 2+ + 2e - u e 0 = 0,34 V I och med att e 0 (Ag + ) > e 0 (u 2+ ) så kan inte Ag oxideras av u 2+, reaktionen är inte spontan. v) u (s) + l 2 (g) u 2+ (aq) + 2l - (aq) u 2+ + 2e - u e 0 = 0,34 V l 2 + 2e - 2l - e 0 = 1,36 V I och med att e 0 (u 2+ ) < e 0 (l 2 ) så kan u oxideras av l 2 reaktionen är spontan. Välj någon av de spontana reaktionerna och rita cellschema, beräkna normalpotentialen för cellen och skriv var oxidation, reduktion sker och var anod och katod sitter i cellschemat. (10) ellschema: Al Al 3+ u 2+ u Anod Katod Vid anoden sker oxidation (elektroner avges) Al Al 3+ + 3e - Vid katoden sker reduktion (elektroner tas upp) u 2+ +2e - u E = e(katod) e(anod) = e 0 (u 2+ ) e 0 (Al 3+ ) = 0,34 (-1,66) = 2V. a) För att bestämma koncentrationen järnsulfat (FeSO 4 ) i en lösning titrerar man med kaliumpermanganat, man genomför en redoxtitrering, och får då mangan(ii)joner och järn(iii) joner, reaktionen sker i sur lösning. Skriv reaktionsformel. (3) Fe 2+ + MnO 4 - + 8 + Fe 3+ + Mn 2+ + 4 2 O b) När man titrerade 0 cm 3 järnsulfatprov, åtgick det 40,3 cm 3 0,02 mol dm -3 kaliumpermanganatlösning innan man fick färgomslag, beräkna järnsulfat koncentrationen. (2) V(MnO 4 - ) = 40,3 cm 3 = 0,0403 dm 3 (MnO 4 - ) = 0,02 mol dm-3 n(mno 4 - ) = * V = 0,0403 * 0,02 = 0,000806 mol
Molförhållande: n( MnO4 ) n( Fe = 1 2+ ) n(fe 2+ ) = * n(mno 4 - ) = * 0,000806 = 0,00403 mol = n(feso 4 ), FeSO 4 + 2 O Fe 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) + 2 O V(prov) = 0 cm 3 = 0,00 dm 3 (FeSO 4 ) = n(feso 4 ) / V(prov) = 0,00403 / 0,00 = 0,0806 = 0,08 mol dm -3 6. alten nickel i ett prov kan lätt bestämmas med en spektrofotometer. Värden till en kallibreringskurva togs ut: Koncentration nickel 0 1 3 7 Absorbans 0 2, 7 11 1 Koncentrationen har enheten mol dm -3. Nickelprovet fick en absorbans på 8, vilken nickel koncentration hade provet? Rita kalibreringskurva. (4) Abs. 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 0, 1 1, 2 2, 3 3, 4 4,, 6 6, 7 konc. Ur grafen kan man ta fram 3,6 mol dm -3 Man kan också ta fram räta linjens ekvation. Vi vet genom Lambert-Beers lag att A = ε * l * ε * l är en konstant k. k kan beräknas enligt följande: ΔAbs 1 0 1 = = = 2,14 ΔKonc. 7 0 7 Ekvationen blir då: A = 2,14 * Genom insättning får man: 8 = 2,14 * = 3,7 mol dm -3
7. Beräkna pka för ättiksyra om man från början har man en koncentration ättiksyra på 0,0 mol dm -3. När jämvikten hade ställt in sig hade lösningen ett p på 3,03. () Ac + 2 O 3 O + + Ac- [ 3 O + ] = [ + ] [ + ] = 10 -p = 10-3,03 = 0,000933 mol dm -3 Ställ upp en tabell. [ac] [ + ] [Ac - ] Från början 0,0 0 0 mol dm -3 Ändring -0,000933 0,000933 0,000933 mol dm -3 Vid jämvikt 0,049067 0,000933 0,00933 mol dm -3 Jämviktsekvationen K a + [ ][ Ac = [ Ac] ] K a 0,000933* 0,000933 3 = = 1,78*10 mol dm 0,049067 pka = -log(ka) = -log(1,78*10 - ) = 4,8 8. a. Vilka två produkter bildas i följande reaktion? 4p 3 + Br? 4-metyl-cyklohex-1-en Br 3 Br 3 b. Rita upp vilka av föreningarna i reaktionen (utgångsmaterial och produkter) som är kirala 4p
3 3 Br 9. Rita upp vilken produkt som bildas i följande substitutionsreaktioner. Ange även om reaktionerna är S N 1 eller S N 2 a. Br + O? 3p O S N 2 b. 3 3 l + O? 3p 3 O 3 S N 1 c. + O? l 3p O S N 2 10. a. Ge ett rationellt namn på följande förening.
3 3 3,6-dimetyl-2-okten 3p b. Är dubbelbindningen cis eller trans? 1p trans 11. Nedan är en tripeptid ritad. Rita om figuren på ditt papper. O O O O N N N O N-terminal -terminal Peptidbindningar Ringa in peptidbindningarna och märk tydligt ut (ringa in eller markera på annat sätt) vilken aminosyrarest som är N-terminal respektive -terminal. (3p) 12. Du har en lösning som innehåller en blandning av aminosyror och peptider som ska separeras. Du väljer att använda metoden gelfiltrering. Beskriv kortfattat hur gelfiltrering går till och skriv tydligt ut vilken egenskap (hos ämnena man ska separera) man separerar efter vid denna metod (3p) Svar: Man har en kolonn som innehåller en gel bestående av kulor med små kanaler i. Provet (som man har i en buffert) sätts till överst på kolonnen, och följer med bufferten genom kolonnen. Små molekyler i provet kan gå in i kulornas kanaler och får en lång vandringsväg. Stora molekyler är för stora att ta sig in i kanalerna och vandrar utanför kulorna. Vandringsvägen blir olika lång beroende
på molekylernas storlek och därför kommer de största molekylerna ut först och de minsta sist ur kolonnen. Man separerar alltså efter storlek med gelfiltrering. 13. Nukleinsyrorna DNA och RNA har tagits upp på föreläsningarna. a) Vilka kvävebaser ingår i DNA (skriv namnen)? (2p) b) En mrna kedja har sekvensen: AUG U GAG UG Vilka antikodon på trna kommer binda till denna sekvens? (2p) Svar: a) I DNA ingår Adenin, ytosin, Guanin och Tymin b) UA AGG U AG 14. När ett protein ska bilda sin tertiärstruktur förekommer flera olika slags bindningstyper. Nämn 3 sådana olika bindningstyper (3p). Svar: T ex: Jonbindning (mellan laddade grupper i aminosyrornas R-grupper) ydrofob effekt (hydrofoba R-grupper föredrar att vara tillsammans) Vätebindning (mellan och N eller och O i aminosyrornas R-grupper) Van der Waalsbindning (svag kraft mellan näraliggande atomer) Disulfidbrygga (svavelbrygga S-S mellan två cystein-aminosyror) Dipol-dipolbindning (t ex -O---O-) 1. Vi har pratat en del om kolhydrater. a) Vad är skillnaden mellan α-glukos och β-glukos (förklara med ord eller rita en schematisk bild) (2) b) Vad kallas den bindning som bildas mellan kolatom 1 i en sockermonomer och en syreatom i nästa sockermonomer? (2p) Svar: a) I α-glukos pekar O-gruppen på kolatom 1 nedåt och i β-glukos pekar Ogruppen uppåt. O O O 1 1 O α-glukos β-glukos b) Glykosidbindning 16. Beskriv kortfattat vilken roll följande molekyler har vid proteinsyntesen: (8p) a) DNA
b) mrna c) trna d) rrna Svar: a) DNA innehåller genen, dvs den genetiska informationen om hur proteinets aminosyrasekvens ska se ut b) mrna (messenger RNA eller budbärar RNA) är budbäraren som för informationen från DNAt i kärnan om hur proteinet ska se ut till ribosomerna i cytoplasman där proteinsyntesen sker c) trna (transfer RNA eller transport RNA) transporterar aminosyror till ribosomen, binder in till mrna enligt kodon-antikodon principen och avger aminosyran som kopplas till föregående aminosyra (en aminosyrakedja, ett protein bildas) d) rrna (ribosom RNA) är en del av själva ribosomen 17. Vid cellens nedbrytningsprocesser bildas olika molekyler. a) Pyruvatjoner bildas vid en av dessa processer. Vad kallas processen och vad är det för ämne som bryts ned till pyruvatjoner vid denna process? (2p) b) Vid vilken nedbrytningsprocess bildas mest O 2 och var i cellen sker detta? (2p) Svar: a) Glykolysen, glukos bryts ned b) itronsyracykeln, sker inne i mitokondrierna 18. Enzymer har berörts flera gånger under kursen. a) Beskriv schematiskt (rita gärna) hur ett enzym fungerar (3p) b) Förklara kortfattat hur en kompetetiv enzym-inhibitor fungerar (3p) Svar: a) Ett enzym är en katalysator, dvs påskyndar kemiska reaktioner och förbrukas inte själv i reaktionen. Substratet binder till enzymets aktiva yta och ett enzym-substratkomplex bildas. Reaktionen som enzymet katalyserar sker. Produkten(erna) lossnar från enzymet som nu kan ta sig an ett nytt substrat. Dessa två alternativ till enzymreaktioner har tagits upp på föreläsningen: 1) Spjälkningsreaktion Aktiv yta + + + Enzym Substrat Enzymsubstrat Enzym Produkt 1 Produkt 2
2) Foga samman molekyler Aktiv yta + + + Enzym Substrat 1 Substrat 2 Enzym-substrat komplex Enzym Produkt b) En kompetetiv inhibitor (som liknar substratet) tävlar med substratet om enzymets aktiva yta. Det betyder att den reaktion enzymet ska katalysera normalt ej kommer att ske (eller reduceras). De kompetetiva inhibitorerna kan vara reversibla och släpper då enzymet när koncentrationen av inhibitorn sjunker Då kan substratet åter binda till enzymet och enzymet kan katalysera reaktionen igen. De kompetetiva inhibitorerna kan också vara irreversibla och då binder de starkt och släpper inte enzymet igen.