Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden tiedekunnan farmasian ja ravitsemustieteen kemian koe 5.5.011 Yleiset ohjeet: 1. Koe alkaa klo 1.00 ja päättyy klo 14.00. Poistua saa aikaisintaan klo 1:30 3. Tarkista että olet saanut kaikki kokeen 6 sivua 4. Laita nimesi ja henkilötunnuksesi sivujen -5 alalaitaan 5. Laskutehtävissä ei saa käyttää taulukkokirjoja yms. 6. Tehtävien -8 vastaukset on koottava taulukkoon sivulla 3. Vain nämä vastaukset huomioidaan tehtävien arvostelussa. 7. Palauta koepaperien sivut 8. Tehtäväpaperin viimeisellä sivulla on alkuaineiden jaksollinen järjestelmä. 1
Tehtävä 1: Tehtävässä on esitetty 0 väittämää. Vastaa väittämiin merkitsemällä sarakkeisiin rasti sen mukaan, onko väittämä mielestäsi oikein vai väärin. ikeasta vastauksesta saa 0,5 p ja väärästä vastauksesta vähennetään 0,5 pistettä. Vastaamatta jättämisestä ei sakoteta. (5 p) Väittämä ikein Väärin 1 Atomin elektronipilvessä olevien elektronien määrä = ytimen protonien ja neutronien määrä Isotoopin neutroniluku on massaluvun ja järjestysluvun erotus 3 Rasvatovat triglyseridejä eli glyserolin ja rasvahappojen estereitä 4 atriumin elektronirakenne on 1s s p 6 3s 5 a + - ja Cl - -ioneilla on kummallakin uloimmalla elektronikuorella kahdeksan elektronia eli oktetti 6 ksoniumionissa H 3 + on 3 sidoselektroniparia ja vapaata elektroniparia 7 Vety esiintyy hapetusluvuilla +I ja I 8 H on vahvasti poolinen yhdiste 9 Happo dissosioituu vesiliuoksessa, jolloin syntyy hydroksidi-ioneja 10 Boylen lain mukaan tietyn kaasumäärän tilavuus on kääntäen verrannollinen sen paineeseen 11 Jos reaktiossa vapautuu energiaa, reaktio on endoterminen 1 Alkalimetallit ovat elektronegatiivisia 13 Additioreaktio on tyypillinen aromaattisten hiilivetyjen reaktio 14 Heikommalla hapolla on suurempi pk a -arvo kuin vahvemmalla hapolla 15 Syklisen alkaanin yleiskaava on C n H n+ 16 Karboksyylihappo voidaan neutraloida amiinilla 17 Fenoli ja bentsyylialkoholi sisältävät fenolisen hydroksyyliryhmän 18 Butanaali voidaan hapettaa ja pelkistää 19 RA eroaa DA:sta rakenteeltaan niin, että deoksiriboosin tilalla on riboosi ja tymiinin tilalla urasiili 0 Aminohapot sitoutuvat peptideiksi vetysidosten välityksellä Pisteet: 5
Vastaa tehtäviin -8 kirjoittamalla tehtävien vastaus alla oleviin taulukkoihin. Vain tällä sivulla olevat vastaukset huomioidaan pisteitä laskettaessa. Tehtävä 1. Alkeeni Ketoni 3. Aldehydi 4. Amiini 5. Aromaattinen yhdiste 6. Alkoholi 7. Eetteri 8. Esteri 9. Amidi 10. Karboksyylihappo FIG EH G DJ ABD I G BG AC BCG Tehtävän Pisteet: 4 Tehtävissä 3-8 väärästä vastauksesta ja vastaamatta jättämisestä saa 0p. Vastauksen poiketessa 1- % oikeasta vastauksesta pistemäärä on puolet tehtävän maksimipistemäärästä. Laskutehtäviin vastataan samalla tarkkuudella, kuin tehtävänannon lukuarvot on annettu. Laskutehtäviä voi tarvittaessa jatkaa paperin kääntöpuolelle. Tehtävä Vastaus Pisteet 3 a) yhdiste A b) yhdiste B +1+1 d) Yhdisteen A stereoisomeerien 4 a) 368g d) Yhdisteen B stereoisomeerien 8 b) 95,0% 4 5 5,00 ml 3 6 158 ml 7 ph = 1,3 8 K a = 1,75 10-8 4 Pisteet yhteensä: 8 3
Tehtävä. Mihin yhdisteryhmiin alla olevat molekyylit A-J kuuluvat? Huomioi, että eräät yhdisteistä voivat kuulua useampaan kuin yhteen yhdisteryhmään. Kirjoita vastausruudukkoon yhdisteen kirjain vastaavan oikean yhdisteryhmän kohdalle. Kopio vastauksesi myös sivun 3 vastausruudukkoon. Pisteytys: oikea vastaus +0, p, vastaamatta jättäminen 0 p ja väärä vastaus 0, p. Jos kokonaispistemääräksi tulee negatiivinen luku, se muutetaan nollaksi. H H H A. parasetamoli B. aspiriini C. kaptopriili H HS H D. nikotiini E. kamferi HC F. limoneeni G. elenolihappo H. muskoni H I. geranioli H J. koniini 1. Alkeeni Ketoni 3. Aldehydi 4. Amiini 5. Aromaattinen yhdiste 6. Alkoholi 7. Eetteri 8. Esteri 9. Amidi 10. Karboksyylihappo FIG EH G DJ ABD I G BG AC BCG Tehtävä 3. Jasmiinin tuoksu johtuu jasmoni-nimisestä yhdisteestä, jonka rakenne on esitetty kuvassa 1. a) Kun jasmonia pelkistetään natriumboorihydridillä (abh 4 ) karbonyyliryhmä pelkistyy sekundääriseksi alkoholiksi. Piirrä näin saatavan alkoholin (yhdiste A) rakenne. (1p) b) Katalyyttinen vedytys Pd/C-katalyytin läsnäollessa pelkistää karbonyyliryhmän lisäksi myös jasmonin hiili-hiili-kaksoissidokset. Piirrä myös tämän tuotteen (yhdiste B) rakenne. (1p) c) soita piirtämiisi kuviin reaktiotuotteiden asymmetriset hiiliatomit merkitsemällä ne *:llä. (1p) d) Ilmoita kuinka monta stereoisomeeriä tuotteilla voi olla. (1p) Kirjoita sivun 3 vastausruudukkoon pelkistyvien yhdisteiden A ja B rakenteet ja merkitse asymmetriset hiiliatomit. Merkitse kohtaan d) stereoisomeerien lukumäärät. a) yhdiste A b) yhdiste B d) Yhdisteen A stereoisomeerien d) Yhdisteen B stereoisomeerien 8 4
Tehtävä 4. Etanolia valmistetaan rypälesokerista eli sakkaroosista C 1 H 11 hiivan entsyymien avulla vesiliuoksessa. Reaktiossa muodostuu etanolin lisäksi hiilidioksidia. (a) Laske etanolin teoreettinen saanto kun 684 g sakkaroosia käytettiin täydellisesti etanoliksi. (b) Etanolin todelliseksi saannoksi saatiin 349 g. Mikä on etanolin saantoprosentti? (4p) Käymisreaktio: C 1 H 11 + H 4 CH 3 CH H + 4 C M(C 1 H 11 ) = 1 1,01 + 1,008 + 11 16,00 = 34,96 g/mol M(C H 5 H) = 1,01 + 6 1,008 + 16,00 = 46,068 g/mol n(c 1 H 11 ) = = 1,9983 mol, / n(c H 5 H)= 4 1,9983 mol = 7,9931 mol m = n M a) Etanolin teoreettinen saanto = m(c H 5 H) = 7,9931 mol 46,068 g/mol = 368 g b) Etanolin saantoprosentti: 100 % 349 g/368 g = 95,0 % Tehtävä 5. Kuinka monta millilitraa 0,300 mol/dm 3 ortofosforihappoa (H 3 P 4 ) tarvitaan neutraloimaan 30,0 ml kalsiumhydroksidia, jonka molaarisuus on 0,0750 mol/dm 3? (3p) Kyseessä on neutralointireaktio, jolloin heikko tai moniarvoinen happo ja emäs reagoivat kokonaan. H 3 P 4 + 3 Ca(H) Ca 3 (P 4 ) + 6 H c(h 3 P 4 ) = 0,300 mol/dm 3, c(ca(h) ) = 0,0750 mol/dm 3 V(H 3 P 4 ) =?, V(Ca(H) ) = 0,0300 dm 3 ( ) ( ( ) ) = = 5,00 10-3 dm 3 = 5,00 ml. V(H 3 P 4 ) = ( ( ) ) ( ( ) ) ( ) =,, =, Tehtävä 6. Kuinka monta millilitraa on otettava kaliumpermanganaattiliuosta, joka sisältää KMn 4 :a,00 g/l, jotta saataisiin 00 ml 10,0 millimolaarista liuosta? (p) M(KMn 4 ) = 39,10 g/mol + 54,94 g/mol + 4 16,00 g/mol = 158,04 g/mol V 1 = x V = 00 ml c 1 =, /, / = 0,01655 mol/l c = 10mmol/l = 0,01 mol/l c 1 V 1 = c V V 1 = =,, = 158 5
Tehtävä 7. Mikä on kylläisen kalsiumhydroksidiliuoksen ph? Kalsiumhydroksidin liukoisuustulo Ks = 5,5 10-6 (mol/l) 3. (p) Kalsiumhydroksidi liukenee veteen seuraavasti: Ca(H) (s) Ca + (aq) + H - (aq) Ks = [Ca + ] [H - ] = x(x) = 5,5 10-6 (mol/l) 3 4x 3 = 5,5 10-6 (mol/l) 3 x 0,011 mol/l [H - ] = x =0,0 mol/l ja ph 1,7 ja ph = 14-1,7 = 1,3 Tehtävä 8. äyte eräästä heikosta haposta liuotettiin veteen ja liuos titrattiin 0,15 M ahliuoksella. Kun ah-liuosta oli lisätty,00 ml, oli titrattavan liuoksen ph = 6,91. Ekvivalenttikohta saavutettiin, kun ah-liuosta oli kulunut 16,0 ml. Laske heikon hapon happovakio. (4p) Ainemäärät titrauksessa: Titrausreaktio: + + Ekvivalenttikohdalla lisätyn emäksen ainemäärä = hapon ainemäärä n(ha) = n(ah) = 0,0160 l 0,15 mol/l =,00 10 3 mol n(ha)/mol n(h )/mol n(a )/mol Ennen reaktiota,00 10 3 0,15,00 10 3 =,50 10 4 0 Reaktion jälkeen 1,75 10 3 0,50 10 4 Saadaan puskurisysteemi HA / A, kokonaistilavuus = V Käytetään Henderson-Hasselbalchin yhtälöä: ph = pk + log [A ] [HA] = pk + log n(a )/V n(ha)/v = pk,50 10 + log 1,75 10 pk = ph log n(a )/V n(ha)/v K a = 10-7,757 = 1,75 10-8,50 10 = 6,91 log = 6,91 ( 0.845) = 7,757 1,75 10 6
7 1 IA 1A 18 VIIIA 8A 1 1 H 1.008 IIA A 13 IIIA 3A 14 IVA 4A 15 VA 5A 16 VIA 6A 17 VIIA 7A He 4.003 3 Li 6.941 4 Be 9.01 5 B 10.81 6 C 1.01 7 14.01 8 16.00 9 F 19.00 10 e 0.18 3 11 a.99 1 Mg 4.31 3 IIIB 3B 4 IVB 4B 5 VB 5B 6 VIB 6B 7 VIIB 7B 8 9 10 11 IB 1B 1 IIB B 13 Al 6.98 14 Si 8.09 15 P 30.97 16 S 3.07 17 Cl 35.45 18 Ar 39.95 - VIII - - 8-4 19 K 39.10 0 Ca 40.08 1 Sc 44.96 Ti 47.88 3 V 50.94 4 Cr 5.00 5 Mn 54.94 6 Fe 55.85 7 Co 58.47 8 i 58.69 9 Cu 63.55 30 Zn 65.39 31 Ga 69.7 3 Ge 7.59 33 As 74.9 34 Se 78.96 35 Br 79.90 36 Kr 83.80 5 37 Rb 85.47 38 Sr 87.6 39 Y 88.91 40 Zr 91. 41 b 9.91 4 Mo 95.94 43 Tc (98) 44 Ru 101.1 45 Rh 10.9 46 Pd 106.4 47 Ag 107.9 48 Cd 11.4 49 In 114.8 50 Sn 118.7 51 Sb 11.8 5 Te 17.6 53 I 16.9 54 e 131.3 6 55 Cs 13.9 56 Ba 137.3 57 La* 138.9 7 Hf 178.5 73 Ta 180.9 74 W 183.9 75 Re 186. 76 s 190. 77 Ir 190. 78 Pt 195.1 79 Au 197.0 80 Hg 00.5 81 Tl 04.4 8 Pb 07. 83 Bi 09.0 84 Po (10) 85 At (10) 86 Rn () 7 87 Fr (3) 88 Ra (6) 89 Ac~ (7) 104 Rf (57) 105 Db (60) 106 Sg (63) 107 Bh (6) 108 Hs (65) 109 Mt (66) 110 111 11 114 116 118 Lanthanide Series* 58 Ce 140.1 59 Pr 140.9 60 d 144. 61 Pm (147) 6 Sm 150.4 63 Eu 15.0 64 Gd 157.3 65 Tb 158.9 66 Dy 16.5 67 Ho 164.9 68 Er 167.3 69 Tm 168.9 70 Yb 173.0 71 Lu 175.0 Actinide Series~ 90 Th 3.0 91 Pa (31) 9 U (38) 93 p (37) 94 Pu (4) 95 Am (43) 96 Cm (47) 97 Bk (47) 98 Cf (49) 99 Es (54) 100 Fm (53) 101 Md (56) 10 o (54) 103 Lr (57)