Toets Modellen voor Binding Verdampingstijden eerlijk vergelijken Je hebt een proef uitgevoerd waarbij je de verdampingstijden van een druppel water en een even grote druppel, wasbenzine met elkaar vergeleek. Je moest dit verschil in verdampingstijd verklaren met een (deeltjes)model. Er was ook een derde vloeistof, maar die laten we buiten beschouwing. Water bleef bij deze proef als een druppel op de glasplaat liggen. De druppel benzine liep uit. Water heeft onder gelijke omstandigheden een langere tijd nodig om te verdampen dan benzine. et niet-uitlopen van de waterdruppel verlengt de verdampingstijd van het water echter nog extra. et was dus geen eerlijke vergelijking. 1p 1 Leg uit waardoor het niet-uitlopen van de waterdruppel een extra lange verdampingstijd van de waterdruppel ten opzichte van de wel uitgelopen benzinedruppel veroorzaakt. Alain en Berdien, twee leerlingen, hebben een oplossing voor het probleem van de oneerlijke vergelijking bedacht. Zij hebben die oplossing geïnspireerd op wat er bij het afwassen van bijvoorbeeld borden gebeurt. Als je de borden zou afwassen in water zonder zeep (afwasmiddel), zouden ze veel minder snel drogen. Met afwasmiddel vormt het water een mooi dun laagje en drogen de borden snel. Daarom voeren ze hun proef uit met water waaraan ze wat afwasmiddel hebben toegevoegd. En inderdaad, de verdampingstijden liggen nu veel dichter bij elkaar. un leraar zegt echter: Dat hebben jullie mooi bedacht. Maar nu kunnen jullie niet meer de bedoelde verklaring geven voor het verschil tussen de verdampingstijden 2p 2 1p 3 Geef de naam van het aspect van het (deeltjes)model dat het verschil tussen de verdampingstijden van water en benzine verklaart en leg uit waarom na toevoegen van zeep aan het water deze verklaring niet meer gegeven kan worden. Beschrijf van de proef een betere aanpassing, die een oplossing inhoudt voor het probleem van de niet-uitlopende waterdruppel die een oneerlijke vergelijking veroorzaakte. Stapels Guanosine In de bijlage is een artikeltje afgedrukt uit C2W, het tweewekelijks blad voor chemici. et artikel is dus in vaktaal geschreven. Lees het artikel. et onderzoek van Bert Meijer kan van belang zijn voor andere wetenschappers. p twee plaatsen in het artikel wordt dit belang aangegeven. Geef dit belangrijkste aan door de hiertoe vijf belangrijkste woorden van het artikel te citeren. 2p 4 Geef het belang van het in de bijlage beschreven onderzoek voor andere wetenschappers aan door middel van het citeren van de vijf daarvoor belangrijke woorden uit het artikel. Geschikte ionen voor de stabilisatie van een quadruplex zijn kaliumionen. Lithiumionen zijn niet geschikt voor de stabilisatie van G-quadruplexen. 2p 5 Waarom zullen lithiumionen niet geschikt zijn voor het stabiliseren van G-quadruplexen? nderbouw je antwoord met gegevens uit Binas. Als je de illustratie goed bekijkt, zie je dat de -bruggen niet op de normale manier worden aangegeven. -bruggen komen volgens Lewis tot stand door een aantrekkingskracht tussen een niet-bindend (vrij) elektronenpaar van het ene molecuul en een δ + -gedeelte van een (ander) molecuul. Deze laatste soort binding kun je ook een datieve covalente binding noemen. Dat is een soort atoombinding die tot stand komt door het geven
van een heel elektronenpaar afkomstig van één atoom. Dat elektronenpaar is daarna het gemeenschappelijke elektronenpaar van de ontstane atoombinding. ier gebeurt dat onder andere tussen een van de beide niet-bindende elektronenparen van het zuurstofatoom en een waterstofatoom van een ander guanosinemolecuul. m je te oriënteren op een van de volgende vragen, ga je eerst alle niet-bindende elektronenparen aangeven. Je mag hiervoor de structuurformule van het eenvoudigere guanine (tabel 70A) gebruiken in plaats van guanosine. 2p 6 1p 7 eem uit BIAS tabel 70A de structuurformule van guanine over en teken daarin ook alle niet-bindende elektronenparen. Markeer op de bijlage de -bruggen die in de afbeelding met een streep zijn aangegeven in plaats van op de voor -bruggen normale manier met een stippellijn. Door het maken van een datieve covalente binding tussen een -atoom en een -atoom, zijn deze atomen niet meer neutraal. 1p 8 Leg uit wat de grootte en soort van de formele ladingen zijn die deze -atomen en -atomen door de vorming van deze datieve covalente binding gekregen hebben. Gezien deze lading valt er via het -atoom geen bijdrage te verwachten in de binding van het guanosinemolecule met het centrale ion. Toch valt er op basis van de elektronenformule een andere, effectieve bijdrage van dit zuurstofatoom aan de binding met het centrale ion te verwachten. 1p 9 Leg aan de hand van de elektronenformule uit dat er toch nog binding verwacht mag worden tussen het zuurstofatoom en het centrale M + -ion. In dubbelstrengs-da zijn de nucleïnebasen zoals guanine gekoppeld via fosfaatachtige groepen en suikerachtige groepen. Zie tabel 70C2. Van dit soort binding is tussen quadruplexen geen sprake. Je kunt je afvragen hoe de binding tussen de quadruplexen onderling -dus loodrecht op het papier - dan wel tot stand komt. Zie voor een impressie van de stapeling van quadruplexen figuur 1. Daarin stellen de cirkels de vlakke quadruplexen voor zoals er ééntje in het artikel gedetailleerder is getekend. 1p 10 Geef aan hoe de binding tussen de quadruplexen onderling tot stand zou kunnen komen. Figuur 1. Impressie van de stapeling van quadruplexen
BIJLAGE Bron:C2W Illustratie naar ALBET GEEDAAL STAPELS GUASIE De aantrekkingskracht tussen positieve en negatieve ionen kan de zelfassemblage van supramoleculaire nanostructuren heel nauwkeurig sturen, zo melden Bert Meijer (TU/e) en collega s in ature Chemistry. Ze toonden het aan met guanosine als modelmolecuul. Dit ribonucleoside vormt in groepjes van vier zogeheten G-quadruplexen, die als het ware de aanzet zijn tot vierstrengs-da. Zo n quadruplex wordt gestabiliseerd door een kation (vaak kalium) dat opgesloten zit in het hart. et bijbehorende anion bevindt zich aan de buitenkant en is wél gevoelig voor zijn omgeving. Door te spelen met de polariteit van het oplosmiddel kun je de vorming van de quadruplexen bevorderen of juist afremmen. Meijer is inmiddels zover dat hij selectief stapels van 8, 12, 16,of 24 guanosinemoleculen kan laten ontstaan. M + Guanosine-quadruplex
Toets Modellen voor binding beoordelingsmodel 1 maximumscore 1 De oppervlakte van de niet-uitgelopen waterdruppel is kleiner dan die van de uitgelopen benzinedruppel (zodat de verdamping trager gaat). of et raakoppervlak met de warmtebron van de niet-uitgelopen waterdruppel is kleiner dan die van de uitgelopen benzinedruppel zodat de warmteoverdracht geringer is (zodat de verdamping trager gaat). 2 maximumscore 2 -bruggen / Waterstofbruggen. 1 Zeepionen verbreken ( voldoende ) -bruggen tussen de watermoleculen 1 3 maximumscore 1 et antwoord moet tegemoet komen aan het probleem van de onvergelijkbare afmetingen van de oppervlakken. Bijvoorbeeld: door een reageerbuis (bijna) tot de rand (geen kop erop) te vullen met water en een buis met benzine evenzo. Stapels Guanosine 4 maximumscore 2 Zelfassemblage supramoleculaire nanostructuren sturen 1 Eén van deze vier woorden mag afwijken / ontbreken Vierstrengs-DA 1 5 maximumscore 2 Lithiumionen zijn kleiner dan kaliumionen/ de afstand tot het centrale ion zal te groot worden 1 De onderbouwing uit Binas kan berusten op tabel 40A (ionstralen) of 99 (aantal schillen) of 22 (drie categorieën ionisatie-energieën bij K en slechts één bij Li) 1 6 maximumscore 2 aast de gegeven twee niet-bindende (vrije) elektronenparen op het -atoom op alle vijf -atomen één niet-bindend elektronenpaar 2 Per fout 1 punt aftrek
7 maximumscore 1 acht stuks pmerking: vier stuks: geen punten toekennen. 8 maximumscore 1 Een juiste uitleg komt er op neer dat een (niet-bindend) elektronenpaar gedeeld wordt met waterstof / Er is een half (niet-bindend) elektronenpaar verschoven van zuurstof naar waterstof. Er zit nu een elektron meer op de : de is 1- geladen. En er zit een elektron minder op de : de is 1+ geladen. pmerking: Volledige berekening van de aantallen elektronen in de buitenste schil van zuurstof en die in waterstof ook als een juiste uitleg aanrekenen. 9 maximumscore 1 Via zijn andere / overgebleven niet-bindend elektronenpaar 10 maximumscore 1 et juiste antwoord komt neer op: Sommige -bruggen hebben losgelaten en zijn naar boven of naar beneden gedraaid en hebben zo een nieuwe partner gevonden.