Opdracht 1 In deze opdracht doe je experiment 1, je kunt deze vinden op de website op de pagina Practicum.

Transcriptie

1 Opdracht 1 In deze opdracht doe je experiment 1, je kunt deze vinden op de website op de pagina Practicum. Daarna beantwoord je de volgende vragen: 1. In beide gevallen wordt het eiwit langzaam vast. Dit is geen stollen: waarom niet? 2. Geef een verklaring voor de waarneming bij verwarmen. 3. Welke invloed heeft alcohol op eiwit? Opdracht 2 Lees de tekst op de website onder het kopje Eiwit. Beantwoord daarna de volgende vragen: 1. Welke deeltjes zitten in een zure oplossing en zorgen voor het verlagen van de ph en het verminderen van de afstotende lading? 2. Zout lost op als positieve en negatieve ionen. Wat gebeurt er met de entropie? Als je niet meer precies weet hoe het zit met entropie, lees dan het stukje over entropie op de website dan nog eens door. 3. Wat is het energie-effect bij oplossen van een zout? 4. Wat is de structuurformule van azijnzuur? 5. Wat is de ph van een 2, M azijnzuuroplossing? 6. Azijn kan een reactie geven met het calciumcarbonaat in de eierschaal van een ei. Dit is een zuur-base reactie. Stel de reactievergelijking op. 7. a. De toevoeging van bijvoorbeeld citroenzuur wordt de H 2S-productie beperkt. Waarom lijkt dit in eerste instantie vreemd? Gebruik bij de beantwoording je kennis van zuren en basen (zoek in Binas tabel 49 het waterstofsulfide-ion op, dat aanwezig is in een natriumwaterstofsulfide-oplossing). b. Leg uit hoe het toch mogelijk is dat deze zuren de H 2S-productie beperken. Zoek daarvoor op hoe H 2S gas zou kunnen ontstaan vanuit een eiwit. c. Noem twee producten uit de keuken die je zou kunnen gebruiken voor het beperken van de H 2S-productie. d. Soms ontstaat er wel H 2S-gas. Dit gas kan verwijderd worden door ammonia toe te voegen. Stel de reactievergelijking op voor de reactie tussen H 2S-gas en ammonia. Bedenk dat H 2S-gas een zeer zwak zuur is (zie Binas tabel 49). 8. Ascorbinezuur kan worden toegevoegd om de H 2S-productie te beperken. Ascorbinezuur beter bekend als vitamine C (C 6H 8O 6) zit bijvoorbeeld in vruchtensap en veel voedingsmiddelen. Dit is een zwak zuur. De K z bedraagt 7, In het menselijk lichaam, bij fysiologische ph (ph=7,4), komt ascorbinezuur vrijwel uitsluitend voor als het ascorbaation, dat is de geïoniseerde vorm van ascorbinezuur. a. Geef de formule voor het ascorbaation. b. Bereken hoeveel procent van de ascorbinezuurmoleculen bij fysiologische ph voorkomt in de geïoniseerde vorm. 9. Grotere hoeveelheden H 2S ontstaan als het ei ouder is en als de ph-waarde hoger is. Neem aan dat in een waterige oplossing waterstofsulfide goed oplost en dat dit gas ioniseert tot HS -. Bereken hoeveel ml H 2S in 500 ml water is opgelost wanneer een ph=5,10 wordt gemeten. Neem hierbij aan: standaard omstandigheden: T=298 K en p=p 0. Je hoeft hierbij verder alleen met de eerste ionisatiestap van H 2S rekening te houden.

2 10. Leg uit of een oplossing van natriumwaterstofsulfide (NaHS) in water zuur of basisch is. 11. Er is een oplossing van 200 ml 0,0530 M natriumwaterstofsulfide gemaakt. a. Hoeveel gram heeft de TOA daartoe afgewogen? Geef de berekening. b. Bereken de ph van deze oplossing. c. Bij lage ph waarden (sterk zure oplossingen!) zal in een oplossing waarin HS voorkomt snel H 2S-gas ontstaan. Dit gas ruikt onaangenaam (rotte eieren) en is bovendien giftig. Het ontstaan van H 2S kan dus worden tegengegaan door de ph te verhogen van een oplossing waarin HS voorkomt. Geef de reactievergelijking voor de reactie die optreedt wanneer aan een oplossing van natriumwaterstofsulfide zoutzuur wordt toegevoegd. Opdracht 3 Lees eerst op de website het artikel rotte eieren (uit het chemisch weekblad van 17 oktober 2007). Beantwoord nu de volgende vragen: 1. Welke stof is verantwoordelijk voor de heilzame werking van knoflook en waar wordt deze stof gemaakt? 2. a. Uit waterstofsulfide kan door een verbrandingsreactie een schadelijk gas ontstaan. Geef de reactievergelijking voor de volledige verbranding van waterstofsulfide. b. Wat is het energie-effect bij deze reactie? 3. Een zwavelmolecuul wordt meestal aangegeven als S 8 (s). Daarvan is hier natuurlijk geen sprake. Teken de structuurformule van een zwavelmolecuul, waarbij zwavel dezelfde covalentie heeft als andere elementen in zijn groep in het Periodiek Systeem. Gebruik een Lewisstructuur. 4. Waterstofsulfide is een zeer giftig gas dat ruikt naar rotte eieren. Dit gas is al te ruiken bij een concentratie van ten minste 6,8 mg per kg lucht. De grenswaarde van waterstofsulfide is gesteld op 15 mg per m 3 lucht. Een ruimte van 200 m 3 met een constante temperatuur van 17 C wordt gevuld met waterstofsulfide tot een concentratie van 6,8 mg per kg lucht (de reukgrens). De dichtheid van lucht bij 17 C is 1,3 kg per m 3. a. Bereken of de grenswaarde overschreden is op het moment dat je het gas ruikt. b. Bereken het volume van één mol gas bij 17 C. c. Bereken de dichtheid van waterstofsulfide in kg per m 3 bij 17 C. 5. Stel de redoxreactie op voor de vorming van H 2S (g) uit het polysulfide in een eiwit door het toevoegen van een oplossing van oxaalzuur (H 2C 2O 4 (aq)). Gebruik Binas tabel 48. Het polysulfide in het eiwit kan voorgesteld worden door de volgende formule: -(RS-SR) 3 (zie structuurformule, er zijn in dit geval 3 zwavelbruggen aanwezig tussen de ketens, de koolstofketen met aminozuren mag door R worden voorgesteld). 6. a. Welke aminozuur zal zeker in het eiwit (van een ei) aanwezig zijn. Kijk voor de beantwoording niet alleen naar de afbeelding hiernaast, maar raadpleeg bij deze vraag Binas tabel 67H. b. Teken de structuurformule van een stukje eiwitketen met de volgende aminozuren: Serine, Proline en Cysteïne.

3 Als je niet meer weet hoe het zit met redoxreacties, lees dan het stukje over redoxreacties op de website nog eens door. c. Door bacteriën kan sulfaat in voeding worden omgezet in het waterstofsulfide-ion. De door bacteriën uitgevoerde omzetting van SO 4 tot HS is een redoxreactie. Sulfaat reageert hierbij als oxidator. De reductor is in veel gevallen acetaat (ethanoaat). De vergelijking van de halfreactie van acetaat kan als volgt worden weergegeven: CH 3COO + 4H 2O 2HCO 3 + 9H + + 8e Geef de vergelijking van de halfreactie van sulfaat. In deze vergelijking komen behalve SO 4 en HS onder andere ook H + en H 2O voor. d. Leid met behulp van de vergelijkingen van beide halfreacties de totale reactievergelijking af voor deze bacteriële omzetting van SO 4 tot HS. e. Waterstofsulfide (H 2S) is een sterk milieuvervuilend gas. In het laboratorium worden methodes onderzocht om dit gas effectief te verwijderen. Er is een methode ontwikkeld om waterstofsulfide met een joodoplossing uit een gasmengsel te verwijderen. Hierbij wordt het gasmengsel door een joodoplossing geleid. Bij de redoxreactie die optreedt, ontstaat vast zwavel. H 2S + I 2 S + 2 H I Welk deeltje treedt bij deze reactie op als reductor? Leg uit. f. In een laboratoriumopstelling leidt men een gasmengsel dat 20,0 mg waterstofsulfide per m 3 bevat door 600 ml 0,103 M joodoplossing. Bereken hoeveel m 3 gas maximaal gezuiverd kan worden. Opdracht 4 Lees op de website eerst het stukje door over het rekenen aan de kooktijd van een eitje. onder het kopje Ei-wit (let op: de tekst begint onder het filmpje). Laat met een berekening zien of de 4 minuten die in de tekst genoemd zijn juist zijn voor een klein ei van 47 g. (Tip: denk aan SI-eenheden.) Opdracht 5 In deze opdracht doe je experiment 2, je kunt deze vinden op de website op de pagina Practicum. Beantwoord daarna de volgende vragen: 1. Waarom veranderen vloeibare eiwitten met een garde tot schuim? Leg uit wat er met de eiwitten gebeurd. 2. Wat is de rol van water hierbij? 3. Leg uit waarom je niet onbeperkt kan blijven doorkloppen. Wat gebeurt er? 4. Waarom moet de kom vetvrij zijn? 5. Waarom wordt de azijn toegevoegd? 6. Wat is het effect van de toegevoegde suiker op de drainagesnelheid? (Gebruik hierbij de formule die je hebt geleerd op de bladzijde over Schuim en emulsie). 7. Wat is er tijdens het bakken van de meringue gebeurd? 8. Waaruit bestaat de continue fase en waaruit de disperse fase voor beide structuren? 9. Maak een tekening van je meringue-schuim. Geef hierin duidelijk een bijschrift met je antwoorden op vraag 8 aan. 10. Wat is het verschil tussen de twee schuimen in je tekening bij vraag 9?

4 11. Vul onderstaand schema in op basis van je waarneming (proeven en kloppen met de garde). Verklaar je waarnemingen. Viscositeit Recept (schuim) Smaak Recept (meringue) Hoog Zoeter Laag Zoet 12. Waarom maakt koper een eierschuim stabieler? 13. Zilver heeft dezelfde neiging als koper. Waarom heeft een zuur dezelfde effecten als koper of zilver? Opdracht 6 Eierkoeken kunnen ruiken naar ammoniak. Wat is daarvan de oorzaak? Onze banketbakker zelf een kenner van de chemie van de keuken antwoordt: De oorzaak is het rijstmiddel. Dit is ammoniumcarbonaat. Ook in zelfrijzend bakmeel is dit ingrediënt aanwezig. Bij verwarmen ontleedt het in o.a. ammoniak, koolstofdioxide en water. Stel de vergelijking op voor deze ontledingsreactie. Als je na het lezen van deze informatie trek krijgt of nog steeds hebt, op de website vind je een verwijzing naar een recept voor eierkoeken met ammoniumcarbonaat. Je kunt het ook rechtstreeks vinden via: Opdracht 7 De reactiewarmte kun je berekenen aan de hand van vormingswarmten van de deelnemende stoffen. Voor de berekening passen we de wet van Hess toe. Weet je niet meer precies hoe het zit met de wet van Hess, bekijk dan eerst de informatie op de website onder het kopje Enthalpie. 1. Noteer de wet van Hess in formulevorm. 2. Schrijf in je eigen woorden op wat we met enthalpie bedoelen. Ammoniak speelt bij veel verschillende reacties een rol. Zo kan ammoniak uiteindelijk de veroorzaker zijn van de volgende reactie: 2NO 2 (g) + 4H 2 (g) N 2 (g) + 4H 2O (l). 3. Gebruik de onderstaande informatie om de reactiewarmte van bovenstaande reactie uit te rekenen (in kj mol -1 NO 2) NH 3 (g) 1/2 N 2 (g) + 3/2 H 2 (g) (ΔH = + 46 kj mol -1 NH 3) 2H 2O (l) + NH 3 (g) NO 2 (g) + 7/2 H 2 (g) (ΔH = kj mol -1 NH 3) 4. Bereken nu met de vormingswarmten de reactiewarmte in kj mol -1 NO 2 van bovenstaande reactie. Gebruik hierbij Binas tabel Vergelijk de antwoorden bij 3 en 4. Wat kun je zeggen over het energie-effect bij deze bovenstaande reactie? Opdracht 8 Ammoniumionen kunnen worden omgezet in nitraationen. Dit verloopt via redoxreacties in zuurstofrijk milieu (het zogenaamde nitrificatieproces) in een tweetal stappen: Stap 1: de ammoniumionen worden met zuurstof omgezet tot een zure oplossing en nitrietionen. Stap 2: de nitrietionen worden met zuurstof omgezet tot nitraationen.

5 De bacterie Nitrosomas zet het ammonium ion om in het nitriet ion volgens de reactie: 2NH 4 + (aq) + 3O 2 (g) 2NO 2 (aq) + 4H + (aq) + 2H 2O (l) De halfreactie waarbij zuurstof betrokken is, kun je vinden in Binas tabel 48. De standaardelektrodepotentiaal voor deze reactie bedraagt +1,23 V. 1. Is de halfreactie van zuurstof een oxidatie of een reductie? Leg uit. 2. Leid uit bovenstaande gegevens en de gegevens uit Binas de halfreactie af voor de omzetting van het ammonium ion in het nitriet ion. 3. In nitraatrijk water zetten bacteriën nitraationen met behulp van een voedingsstof om in minder schadelijke producten. De vergelijking voor deze reactie is: 5 X + 4 NO H + --> 2 N CO H 2O Hoe weet je dat dit een redoxreactie is? 4. De voedingsstof die de bacteriën nodig hebben wordt met X aangeduid. Welke stof wordt hier bedoeld? 5. Het nitriet ion kan onder bepaalde omstandigheden in neutraal milieu (dus: zonder zuurstof) ook reageren tot lachgas. Stel een juiste halfreactie op bij deze reactie. De chemische naam van lachgas kun je vinden in Binas tabel 66A. 6. Teken de Lewisstructuur voor lachgas. Opdracht 9 Voer experiment 3 uit, deze kun je vinden op de website op de pagina Practicum. Voordat je het practicum mag uitvoeren, moet je een lijstje met benodigdheden in je schrift hebben opgeschreven. 1. Hoe weet je dat er een chemische reactie is opgetreden? Leg uit. 2. Welk energie-effect treedt er op? 3. Bedenk een aantal toepassingen waar het resultaat bij dit practicum bij gebruikt kan worden.