24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 1 (10) KEMIA KYSYMYKSET YLEISET HJEET 1. Tarkista, että kysymysnipussa on kaikki sivut 1-10. Paperinippua ei saa purkaa. Mitään valintakoepapereita ei saa ottaa mukaan kokeesta poistuttaessa. Kemian kysymykset jakaantuvat kahteen osaan: SA 1: 34 kpl valintatehtäviä, joista vastataan korkeintaan 22 väittämään. SA 2: 6 kpl tuottamistehtäviä Tehtäviin tulee vastata tehtäväryhmien alussa annettujen ohjeiden mukaan. 2. Kirjoita selvästi nimesi ja muut henkilötietosi sille varattuun tilaan kansilehdellä 1 ja sivuilla 3-10. imen kirjoittaminen on tärkeää oikeusturvasi kannalta. 3. Valintakokeesta saa poistua aikaisintaan tunnin kuluttua, kun koe on alkanut. Valintakokeen aikaa seurataan valintakoesalin kellosta. 4. Tehtävien ratkaisussa saatat tarvita sivulla 2 olevaa jaksollisen järjestelmän taulukkoa sekä seuraavia vakioita: Avogadron vakio A = 6,022 10 23 mol 1 Yleinen kaasuvakio R = 8,31 J K 1 mol 1 = 0,0831 bar dm 3 mol 1 K 1 aradayn vakio = 96500 A s mol 1 Ideaalikaasun moolitilavuus (TP) V m = 22,4 dm 3 mol 1 ormaaliolosuhteet (TP): T o = 273,15 K; p o = 101,3 kpa = 1,013 bar
24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 2 (10)
Vastausruudukko Tehtävä 1: 24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 3 (10) Kokoa alla olevaan taulukkoon vastaukset sivujen 4-5 väitteisiin. Kirjoita vastausruudukkoon kunkin väittämän kohdalle joko, jos väite on mielestäsi oikein ja V, jos väite on väärin. Arvostelussa ei huomioida muita merkintöjä. Kysymyksen numero Vastaus Kysymyksen numero Vastaus Kysymyksen numero 1 11 21 2 12 22 3 13 23 4 14 24 5 15 25 6 16 26 7 17 27 8 18 28 9 19 29 10 20 30 31 32 33 34 Vastaus SA 2: Korjaaja täyttää: Tehtävä 2 Tehtävä 3 Tehtävä 4 Tehtävä 5 Tehtävä 6 Tehtävä 7 Kokonaispisteet tehtävistä 1-7:
24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 4 (10) SA 1 - VALITATEHTÄVÄT Seuraavat väittämät 1-34 ovat joko oikein tai väärin. Kirjoita sivun 3 vastausruudukkoon, jos väite on mielestäsi oikea ja V, jos väite on väärä. Arvostelussa ei huomioida muita merkintöjä. Valitse tehtävistä vain 22 väitettä oman harkintasi mukaan. Jos vastaat ylimääräisiin väittämiin, tarkastelussa otetaan huomioon vain 22 ensimmäistä vastaustasi huolimatta siitä, onko tulkinta sinulle edullinen vai ei. sa 1 tuottaa siten maksimissaan 22 raakapistettä. Pisteytys: oikea vastaus +1 p, vastaamatta jättäminen 0 p ja väärä vastaus -½ p. Jos osan 1 kokonaispistemääräksi tulee negatiivinen luku, se muutetaan nollaksi. Tehtävä 1. Seuraavat väitteet ovat joko oikein tai väärin: 1. Proteiinien tertiäärirakenteella tarkoitetaan niiden aktiivista, kolmiulotteista rakennetta, jonka pitävät kasassa aminohappojen sivuketjujen väliset heikot ja vahvat sidokset. 2. Disakkaridit sisältävät hiiltä, vetyä ja happea ja aina kaksi toisiinsa liittynyttä kuusijäsenistä rengasrakennetta. 3. Lipidimolekyylit muodostavat solukalvon niin, että niiden pooliset osat muodostavat solun ulkopinnan ja poolittomat osat solun sisäpinnan. 4. Kaikki luonnon aminohapot sisältävät primäärisen aminoryhmän, karboksyylihapporyhmän ja poolittoman sivuketjun. 5. Vetysidokset ovat merkittävin tekijä proteiinien -kierteiden ja -laskosten muodostumisessa. 6. Molekyylikaavasta C 5 H 10 voidaan piirtää kuusi erilaista kaksoissidoksen sisältävää isomeeria. 7. Peilikuvaisomeerien eli enantiomeerien fysikaaliset ominaisuudet ja mahdolliset biologiset vaikutukset ovat aina samanlaiset. 8. Raseemisessa seoksessa on täsmälleen yhtä paljon saman yhdisteen kahta enantiomeeriä. 9. Konformeerien muuttuminen toisikseen vaatii sidosten katkeamisen ja uudelleenmuodostumisen. 10. Hiiliyhdisteiden hapettumisreaktiossa vetyatomien määrä vähenee ja vastaavasti pelkistyksessä vetyatomien määrä lisääntyy. 11. Tasomaisen -sidoksen kiertyminen ei ole mahdollista sidosta katkaisematta. 12. Molekyylin ionisoituminen lisää sen liukoisuutta poolittomiin liuottimiin. 13. Reaktioyhtälön kertoimien ja reaktion tasapainovakion (K) avulla voidaan laskea reaktion nopeus. 14. Kun 5,0 g vetyä ja 5,0 g happea reagoivat yhtälön 2 H 2 + 2 2 H 2 mukaisesti, syntyy 10,0 g vettä. 15. Kidevedellisen natriumsulfaatin (a 2 S 4 10 H 2 ) veteen liukenemisen entalpian muutos ( H o ) on +79 kj, jolloin liukenemisreaktio vapauttaa lämpöenergiaa. 16. Hopeakloridin liukoisuustulo K s on 1,80 10-10 (mol/dm 3 ) 2 puhtaassa vedessä. Hopeakloridin liukoisuus kasvaa 0,0010 M acl liuoksessa. 17. cis-trans -isomeerit (E/Z-isomeerit) eroavat toisistaan vain siten, että atomit ovat suuntautuneet eri suuntiin avaruudessa. 18. Yleensä kemiallisessa reaktiossa molekyylin elektronirikas kohta (nukleofiili) reagoi toisen molekyylin elektroniköyhään kohtaan (elektrofiili). 19. osforihapon (0,005 mol) neutraloimiseen riittää 0,0015 mol kaliumhydroksidia.
24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 5 (10) 20. 1,2-diklooripropaanin muodostuminen kloorin ja propeenin reaktiossa on tyypillinen pelkistysreaktio. 21. Reaktion lähtöaineilla on oltava vähintään aktivoitumisenergian E a verran energiaa, jotta reaktio voi alkaa ja reaktiossa myös sitoutuu tai vapautuu aina täsmälleen tätä vastaava määrä energiaa. 22. Lämpötilassa 298 K tehtävän reaktion A aktivoitumisenergia on 37 kj ja reaktion B aktivoitumisenergia on 52 kj, joten A on nopeampi reaktio. 23. Tasapainoreaktion A +B C +D tasapainovakio K on riippumaton alkukonsentraatioista [A] ja [B] mutta riippuu lämpötilasta. 24. Tasapainoreaktiossa lämpötilan nostaminen siirtää tasapainoa eksotermisen reaktion suuntaan. 25. Reaktion H 2 (g) + I 2 (g) 2HI (g) tasapainovakio K on 794 (298 K) ja 160 (503 K). Vetyjodidia muodostuu enemmän, kun reaktion lämpötilaa nostetaan. 26. enolit ovat lievästi happamia. 27. Kun vesiliuoksen ph laskee kaksi ph yksikköä kuudesta neljään, oksoniumionien määrä kasvaa kaksikymmenkertaiseksi. 28. Heikon emäksen (H 3 ) ja vahvan hapon (HCl) muodostaman suolan vesiliuos on lievästi hapan. 29. Alkuaineen A elektronegatiivisuusarvo on 2,1 ja alkuaineen B 3,5. Elektronegatiivisuusarvojen eron perusteella alkuaineet A ja B voivat muodostaa vain ioni-sidoksen. 30. Vesinäyte (70 ml) sisältää tuntematonta kolmiarvoista happoa. Titrattaessa näyte ensimmäiseen ekvivalenttikohtaan, voitiin KH -liuoksen (0,15 M) kulutuksen perusteella (25 ml) päätellä, että liuos sisältää tuntematonta happoa 0,00375 mol. 31. Luonnolliset aminohapot esiintyvät fysiologisessa ph:ssa (ph 7.4) siten, että joko aminoryhmä tai happoryhmä on ionisoituneena. 32. Puskuriliuos valmistetaan sekoittamalla laskettu määrä heikkoa happoa ja heikkoa emästä ja säätämällä lopuksi ph haluttuun arvoon. 33. Kiinteä magnesiumhydroksidi saadaan liukenemaan veteen paremmin laskemalla liuoksen ph:ta. Mg(H) 2 (s) Mg 2+ (aq) + 2 H - (Ks = 5,6 10-12 (mol/l) 3 ). 34. Sidosenergialla tarkoitetaan sidoksen katkaisemiseen tarvittavaa energiaa
24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 6 (10) SA 2 - TUTTAMISTEHTÄVÄT Suorita seuraavat tehtävät vain niille varattuihin laatikoihin. Vastausarkkien kääntöpuolia voit käyttää ratkaisun suunnitteluun, mutta niitä ei tarkasteta. Tehtävien riittävän yksityiskohtainen suoritus on esitettävä. Pelkkä vastaus, vaikka se olisikin oikein, tuottaa 0 p. Merkitsevien numeroiden lukumäärään tulee kiinnittää huomiota: tulokset on ilmoitettava tehtävässä annettujen lukuarvojen tarkkuudella. Tehtävä 2. atriumoksalaattia (250 mg) liuotettiin rikkihappoa sisältävään veteen ja liuos titrattiin ekvivalenttikohtaan 0,0216 M kaliumpermanganaattiliuoksella. (4 p) Täydennä kertoimet annettuun reaktioyhtälöön ja anna mangaanin hapetusluvut yhtälön kummallakin puolella sekä titrauksessa tapahtuva mangaanin hapetusluvun muutos. (C 2 a) 2 + KMn 4 + H 2 S 4 C 2 + MnS 4 + K 2 S 4 + a 2 S 4 + H 2 Mangaanin hapetusluvut ja muutos: Paljonko titraus kulutti kaliumpermanganaattia? Anna vastauksessa kulutuksen määrä yksikössä cm 3.
24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 7 (10) Tehtävä 3. Sitagliptiini on Januvia-nimisen tyypin II diabeteksen hoitoon tarkoitetun lääkkeen aktiivinen yhdiste (lääkeaine). Sitagliptiinimolekyylissä on primäärinen aminoryhmä, joka voi esiintyä happo- tai emäsmuodossa riippuen ympäristön ph-arvosta. Sen happomuodon pk a on 8,78. Jätä rengasrakenteen typpiatomit tarkastelun ulkopuolelle. (5 p) H 2 Sitagliptiini C 3 Esitä dissosioitumisyhtälö ja laske, kuinka paljon sitagliptiinista on happomuodossa fysiologisissa olosuhteissa (ph 7,40). Sitagliptiinin ja etikkahapon (CH 3 CH) vesiliuoksessa tapahtuu protoninsiirtoreaktio ja seosta kuumennettaessa kondensaatioreaktio. Esitä prosessit reaktioyhtälöiden avulla. C 3 + CH3CH H 2 + CH 3 CH kuumennus Sitagliptiini on optisesti aktiivinen yhdiste, jolla on kaksi enantiomeeria. Piirrä enantiomeerien avaruusrakenteet selkeästi.
24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 8 (10) Tehtävä 4. Yhdiste on suoraketjuinen alkoholi, jonka moolimassa on 72,1 g mol -1. Yhdiste sisältää 22,2 mooli-% happea, 11,2 mooli-% vetyä ja 66,6 mooli-% hiiltä. (6 p) Anna yhdisteen molekyylikaava ja piirrä rakennekaavat sen kaikille suoraketjuisille isomeereille, joissa alkoholin H-ryhmä on kiinnittynyt sp 3 -hybridisoituneen hiiliatomiin. Valitse yksi yllä olevista isomeereista. Merkitse näkyviin jokaisen hiiliatomin hybridisaatiotyyppi ja hiilten välisiin sidoksiin liittyvät sidostyypit. Merkitse näkyviin atomien vapaat elektroniparit. ta edellä käyttämäsi isomeeri ja kirjoita reaktioyhtälö, jossa tapahtuu HBr:n additioreaktio ja alkoholin hapettaminen sopivalla hapettimella (hapetin voidaan merkitä yleiseen muotoon []). Additioreaktio: Hapetusreaktio:
24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 9 (10) Tehtävä 5. Vetysidokset heikkoina sidoksina ovat oleellisia elämälle. Hyvä esimerkki on DA:n kaksoiskierre, joka muodostuu typpiemästen välisillä vetysidoksilla. DA:n kahdentuessa vetysidokset katkeavat ja muodostuvat uudelleen. Kaksoiskierteessä sytosiini (C) on guaniinin (G) emäspari, ja emästen välille muodostuu kaikkiaan kolme vetysidosta. Vastaavaa emäspariutumista ei voi tapahtua guaniinin ja tymiinin (T) välillä. DA alkylaattorit ovat tyypillisiä syöpälääkkeitä, jotka reagoivat kovalenttisin sidoksin erityisesti guaniinin asemaan 7. Eräs tärkeä syy alkylaattorin lääkeainevaikutukselle on alkyloituneen guaniinin rakenne, joka sallii sen pariutumisen virheellisesti tymiinin kanssa kolmen vetysidoksen välityksellä. Tällöin tapahtuu väärä koodautuminen. (3 p) Kaavojen esittämiseen käytät seuraavia kemiallisia rakenteita: H alkyyli DA Alkyloitu guaniini H 2 8 7 9 H 2 5 6 1 H 2 H 4 H 2 3 DA DA DA Guaniini Sytosiini Tymiini Esitä guaniinin ja sytosiinin välinen normaali vetysidosmuodostus. Esitä myös guaniinin ja tymiinin vastaava rakenne osoittaaksesi, etteivät ne ole normaalisti emäspareja vetysidosten niukkuuden takia. Esitä alkyloidun guaniinin ja tymiinin välille muodostuva virheellinen vetysidosmuodostus.
24.5.2013 Terveyden biotieteiden valintakoe / kemia 10 (10) Tehtävä 6. Täydennä alla olevat lauseet kirjoittamalla puuttuva sana viivan kohdalle. (3 p) Rikki esiintyy luonnossa vapaana alkuaineena sekä sitoutuneena erilaisina orgaanisina ja epäorgaanisina yhdisteinä. Rikillä on elektronia uloimmalla elektronikuorella ja se kuuluu, kuten sen kanssa jaksollisen järjestelmän jaksoon 2 kuuluva saman pääryhmän happiatomikin. Rikin palaessa syntyy ja edelleen. Jälkimmäinen oksidi reagoi veden kanssa rikkihapoksi (H 2 S 4 ) ja edellinen, jotka aiheuttavat ympäristöä saastuttavat happamat sateet. Kysteiini ja sulfalääkkeenä tunnettu sulfaniiliamidi ovat orgaanisia. Kysteiini on tärkeä rikkiä sisältävä. Kysteiinissä rikkiatomin ympärillä on mukaan kahdeksan elektronia. Kysteiinin ja sulfaniiliamidin (katso alla) rikin eroavat toisistaan. Hapen ja typen elektronegatiivisuus on kuin rikin, kuten voidaan päätellä niiden asemasta jaksollisessa järjestelmässä. Hapetusluku on, joka atomilla olisi, jos molekyylissä oleva atomi saisi yhteiset sidoselektronit itselleen. Lisätietoa: Sulfalääkkeet, kuten sulfaniiliamidi, estävät tietyn entsyymin toimintaa bakteerisolun sytoplasmassa ottamalla luonnon substraatin (para-aminobentsoehapon) paikan tetrahydrofoolihapponimisen koentsyymin biosynteesissä. para-aminobentsoehappo H 2 H sulfaniiliamidi H 2 S H 2 HS H 2 C 2 H kysteiini Tehtävä 7. Sakkaroosi C 12 H 22 11 on glukoosista ja fruktoosista muodostunut disakkaridi, joka on jokaiselle tuttu kahvipöydän sokerina. Tämän orgaanisen yhdisteen lämpöarvo vertailuolosuhteissa määritettiin ja saatiin luku 5640 kj mol -1. Kirjoita sakkaroosin palamisreaktioyhtälö ja laske vapautuva energia, kun 135 g sakkaroosia palaa täydellisesti hapessa.(2 p)