hoofdstuk18 - ScheikundeAmadeusLyceum

Hoofdstuk 18 Natuurlijk chemie
■■
18 Natuurlijk chemie
■■
18.1 Voedsel
1
De gevraagde mineralen zijn zouten. Je moet met
behulp van de ionladingen de
verhoudingsformules afleiden.
8
Het is voor een goede darmwerking noodzakelijk
en het is beter voor de ontlasting.
■■
18.2 Koolhydraten
9 a Gebruik voor zetmeel de formule (C6H10O5)n(s).
Maak de reactievergelijking kloppend met n.
(C6H10O5)n (s)  6n C(s) + 5n H2O(l)
MgCl2(s), KNO3(s) en Ca3(PO4)2(s)
b Vertaal kool en hydraat.
2 a De moleculen van onverzadigde vetten bevatten
één of meer dubbele bindingen (C=C). In
verzadigde vetten komen in de moleculen geen
dubbele bindingen voor.
Uit zetmeel ontstaan in een ontledingsreactie koolstof en water. Je zou dus zetmeel een hydraat van
koolstof kunnen noemen: vandaar koolhydraat,
Cn(H2O)m.
b Zie ook Binas tabel 67B.
Onverzadigd: glyceryltrioleaat
Een vet is opgebouwd uit glycerol en vetzuren. In
dit geval is dat oliezuur, dat onverzadigd is. In een
molecuul oliezuur komt een dubbele binding voor.
Verzadigd: glyceryltristearaat
Hier is stearinezuur het vetzuur. Stearinezuur is
verzadigd. In een molecuul stearinezuur komen
geen C=C bindingen voor.
10
Wat gebeurt er als glucosemoleculen aan elkaar
worden gekoppeld?
Bij de koppeling van één glucosemolecuul aan een
keten wordt steeds één molecuul water afgesplitst.
In het polymeer ontbreken dus in elke eenheid
twee H atomen en één O atoom.
11
De glucose die niet direct als brandstof nodig is,
wordt opgeslagen als zetmeel (planten) en
glycogeen (dieren).
12
Let op de stoffen die in het oplosmiddel aanwezig
zijn.
c Hydrolyse.
3
–
4
Nee. Zuurstof is nodig voor de verbranding van
voedsel, maar is zelf geen voedingsstof.
5
–
6
Vragen bij de proef
Het oplosmiddel bevat de basen NH3 en OH-.
Deze basen reageren met zoutzuur. De cellulose
is dan niet meer oplosbaar en er ontstaat weer
vaste cellulose. Door de nauwe opening van de
plastic spuit ontstaat die cellulose in de vorm van
draden.
Zie ook proef 5c.
13a
Zetmeel geeft met een joodoplossing een blauwzwarte kleur. Speeksel bevat een enzym dat
zetmeel afbreekt. Na enige tijd verdwijnt dus in de
buis met speeksel en zetmeel de blauwe kleur.
7 a Zoek eventueel in het derde klasboek op welke
definitie we hebben gebruikt voor een verbranding.
b De molecuulformule van fructose is C6H12O6(s).
c Fructose en glucose hebben dezelfde
molecuulformule en een verschillende
structuurformule. Dus is fructose een isomeer van
glucose.
Wij hebben verbranding gedefinieerd als een
reactie met zuurstof waarbij vuurverschijnselen
zijn waar te nemen.
b Wat zijn de reactieproducten bij de verbranding
van een koolwaterstof?
14
Dan ontstaan de oxiden van koolstof en waterstof:
CO2(g) en H2O(l).
Glucose en fructose hebben als molecuulformule:
C6H12O6. Het molecuul bevat zes koolstofatomen,
vandaar de naam hexose. Bij ribose, C5H10O5, is
om deze reden sprake van een pentose.
c Op welke manier verlaten gassen en vloeistoffen
je lichaam?
Voornamelijk via de longen. Water kan ook
worden uitgescheiden via de urine, ontlasting en
transpiratie.
Wat betekenen de telwoorden hexa en penta? Ga
na in welke tabel van Binas je informatie hierover
kunt vinden.
15
Zoek in Binas de structuurformules op van maltose
en lactose en vergelijk deze met die van de
monosachariden.
35
Pulsar – Chemie vwo scheikunde 1 deel 3
Een molecuul maltose is ontstaan uit twee
moleculen α-glucose en een molecuul lactose uit
één molecuul α-glucose en één molecuul galactose.
18 a
16
17 a Wat wordt in Nederland hoofdzakelijk verbouwd,
suikerbieten of (suiker)riet?
suikerbieten
b De suiker in de suikerbiet moet er met een geschikt oplosmiddel uitgehaald worden. Hoe heet
deze scheidingsmethode die berust op een verschil in oplosbaarheid?
b Kijk goed naar de stand van de O atomen tussen
de verschillende glucose-eenheden.
De O atomen in een molecuul zetmeel (amylose)
staan allemaal naar beneden getekend. In een
molecuul α-glucose zijn de OH groepen die bij de
koppeling worden gebruikt ook naar beneden
getekend.
Zetmeel is opgebouwd uit α-glucose-eenheden.
19 a glucose: 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal
De suikerbieten worden gewassen en gemalen. Er
wordt water aan de bietenpulp toegevoegd,
waardoor de suiker oplost. Hierna wordt
gefiltreerd. Het filtraat is water met opgeloste
suiker. Door het filtraat in te dampen houd je vaste
suiker over. Hieruit kan door kristallisatie
kristalsuiker worden gekregen.
fructose: 1,3,4,5,6-pentahydroxy-2-hexanon
c We hebben dan gebruikgemaakt van de volgende
scheidingsmethoden: extractie, filtratie, indampen
en kristallisatie.
d Bij hydrolyse ontstaat uit een groter molecuul door
reactie met H2O twee kleinere moleculen. Uit
welke twee kleinere moleculen is sacharose
opgebouwd?
C12H22O11(s) + H2O(l)  C6H12O6(s) + C6H12O6(s)
sacharose
glucose
fructose
e Daar zijn verschillende antwoorden op te geven:
Ja, want het is een kloppende reactievergelijking
en de molecuulformules zijn correct.
Nee, want molecuulformules geven veel te weinig
informatie. Zonder de woorden van de stoffen er
onder te zetten is geen verschil te zien tussen
glucose en fructose. De vergelijking moet worden
weergegeven met behulp van structuurformules.
36
b Een asymmetrisch C atoom wordt omringd door
vier verschillende atomen of groepen van atomen.
In de open structuur zijn vier asymmetrische C
atomen aanwezig: het tweede, derde, vierde en
vijfde C-atoom.
In de ringstructuur zijn vijf asymmetrische C
atomen aanwezig. Alle C atomen in de ring zijn
asymmetrisch. Het C atoom in de CH2OH groep is
niet asymmetrisch.
c Ga na welk zuurstofatoom uit de open structuur in
de ringstructuur terechtkomt.
Hoofdstuk 18 Natuurlijk chemie
d Je hebt bij c bedacht welk zuurstofatoom in de
ringstructuur terecht is gekomen. Nu moet je het
omgekeerde van c doen.
■■
18.3 Eiwitten
20
Je kunt de regels voor de naamgeving terugvinden
in de hoofdstukken 3 en 12. Ook kun je in Binas
kijken.
a
b Je kunt de aminozuurmoleculen ook andersom
aan elkaar koppelen. Je krijgt dan het andere
dipeptide:
a alanine
b lysine
25
Welke groepen in een molecuul kunnen er voor
zorgen dat waterstofbruggen met watermoleculen
gevormd kunnen worden?
c leucine
a Aminozuurmoleculen hebben een NH2 groep en
een COOH groep. Hierin zijn N - H en O - H
groepen aanwezig. Aminozuurmoleculen kunnen
dus waterstofbruggen vormen met de
watermoleculen. Aminozuren lossen daarom goed
op in water.
21
Schrijf de algemene formule van een
aminozuurmolecuul op en ga na met behulp van
tabel 67 C1 wat R is bij 2-aminobutaandizuur
(asparaginezuur).
b Als aminozuurmoleculen aan elkaar koppelen,
verdwijnen de meeste N - H en O - H groepen. In
moleculen van eiwitten zijn dus weinig van deze
groepen aanwezig, waardoor eiwitten slechter of
niet oplossen in water.
26 a Bedenk dat in een dipeptide ook twee identieke
aminozuurmoleculen aan elkaar gekoppeld
kunnen zijn.
22
–
23
–
24
Je kunt deze vinden in tabel 67 C1 van Binas.
Een dipeptide kan zijn opgebouwd uit twee
identieke aminozuurmoleculen of uit twee
verschillende aminozuurmoleculen. Je krijgt dan
de volgende vier mogelijkheden:
Cys - Cys
Asn - Asn
Cys - Asn
Asn - Cys
De laatste twee mogelijkheden zijn niet dezelfde,
omdat bij Asn - Cys asparagine nog een vrije NH2
groep heeft en Cys een vrije COOH groep. Iets
dergelijks heb je ook al in opdracht 24b gezien.
37
Pulsar – Chemie vwo scheikunde 1 deel 3
b Teken de structuurformule van bijvoorbeeld AsnCys.
In de volgende aminozuurmoleculen tref je in de
zijgroep een apolaire groep aan: alanine, isoleucine, leucine, fenylalanine, valine en methionine.
28
–
29
–
30
c Probeer net zoals bij vraag a hoeveel combinaties
er zijn.
Als je drie aminozuren Gly, Ala en His tot je beschikking hebt, kun je de volgende 9 dipeptiden
krijgen:
Gly - Gly, Gly - Ala, Gly - His, Ala - Ala, Ala - Gly,
Ala - His, His - His, His - Gly en His - Ala. Op elke
plaats in het dipeptide heb je de keuze uit drie
aminozuren. Dit zijn 3 x 3 = 32 mogelijkheden.
Door welke bindingen wordt de tertiaire structuur
van een eiwit instandgehouden?
De tertiaire structuur van een eiwit wordt door
zwavelbruggen en soms ionbindingen in stand
gehouden. De positief en negatief geladen
zijgroepen in een eiwit ontstaan, doordat sommige
zijgroepen in waterig milieu een zuur of een base
zijn. Door verandering van de pH zullen deze zuurbase evenwichten zich anders instellen. Hierdoor
worden bepaalde zijgroepen juist niet of juist wel
geladen en dan verandert de tertiaire structuur van
het eiwit. Het eiwit denatureert.
d Kijk naar de wetmatigheid uit opdracht c.
31 a Je kunt de aminozuren vinden in Binas.
Als je alle 20 aminozuren tot je beschikking hebt,
zijn er dus 20 x 20 = 202 = 400 dipeptiden
mogelijk.
e Let weer op je antwoord bij c.
Als je uitgaat dat er weer 20 verschillende
aminozuren zijn, dan zijn er voor een keten,
waarin 100 aminozuren voorkomen, 20100
mogelijkheden. Op je rekenmachine kun je dit al
niet meer uitrekenen.
■■
18.4 Ruimtelijke structuur van eiwitten
27 a Cysteïne en methionine bevatten een S atoom.
Alleen cysteïne kan met een ander cysteïne een
zwavelbrug vormen.
b Zoek in Binas aminozuren op die een zijgroep
hebben die als zuur kan reageren. Wat voor een
reactie vindt plaats in basisch milieu?
Dan moet de zijgroep één of meer zure groepen
(COOH) bevatten. In basisch milieu zal deze
groep H+ afsplitsen, waardoor een negatief
geladen COO- groep ontstaat. Dat is het geval bij:
asparaginezuur en glutaminezuur.
b Hoe heet de binding tussen atomen?
Atoombinding.
c Bereken eerst hoeveel mol thioglycolzuur er is. Uit
de reactievergelijking kun je de verhouding in mol
aflezen.
Antwoord: 4,5 x 10-2
90 mL 1,0 molair thioglycolzuuroplossing bevat
9,0 x 10-2 mol thioglycolzuur. Daardoor kunnen
4,5 x 10-2 mol zwavelbruggen verbroken worden.
d Je moet deze redoxreactie in één keer
opschrijven.
Schrijf voor de pijl het persulfaation. Welke deeltjes zorgen voor het basische milieu? Achter de pijl
teken je een zwavelbrug en sulfaationen en water.
Ga na of de reactievergelijking klopt.
c Je moet nu naar aminozuurmoleculen zoeken die
in de zijgroep een base hebben. Wat voor een
reactie vindt nu plaats in zuur milieu?
38
Dan moet de zijgroep één of meer basische
groepen bevatten. Dit zijn NH2 of NH groepen. In
zuur milieu zullen deze groepen H+ opnemen,
waardoor ze positief geladen zijn. Dat is het geval
bij: arginine, asparagine, glutamine, histidine,
lysine en tryptofaan.
d Apolaire groepen bestaan hoofdzakelijk uit C en H
atomen.
32 a Is bij hoge pH sprake van een zure of een basische oplossing? Welke deeltjes zijn dan
aanwezig? Zal de zuurgroep of de aminogroep
van het aminozuurmolecuul met deze deeltjes
reageren?
Bij een hoge pH waarde is sprake van een
basische oplossing. De aminozuren zullen
daardoor vooral als negatief ion voorkomen,
Hoofdstuk 18 Natuurlijk chemie
omdat de zuurgroepen van de aminozuurmoleculen een H+ hebben afgestaan:
een NH2 groep in het molecuul is ornithine. Dus
komen per molecuul gramicidine-S twee moleculen ornithine voor. Dat betekent, dat van de andere
aminozuren per molecuul gramicidine-S ook twee
moleculen voorkomen. Van alle aminozuren blijkt
immers evenveel mol voor te komen. De ring
bestaat dus uit tien aminozuurmoleculen. Uit de
gevonden tripeptiden blijkt dat de volgende structuur mogelijk is:
NH2 -CHR-COOH + OH- NH2 -CHR-COO- + H2O
b Zullen de aminozuurmoleculen bij lage pH een
positieve of een negatieve lading hebben? Wat
gebeurt er met deze lading als we de pH gaan
verhogen?
Door bij een lage pH-waarde te beginnen zullen de
aminozuurmoleculen merendeels als positieve
ionen aanwezig zijn. Deze worden door de kolom
geadsorbeerd. Als je nu de pH langzaam
verhoogt, zullen de aminozuurmoleculen om de
beurt van het positieve ion veranderen in het
neutrale molecuul. Dit laat dan los van de kolom
en gaat vervolgens met de mobiele fase verder. Er
vindt op die manier een scheiding plaats.
c Ga na welke tripeptiden je kunt afleiden uit de
gegeven aminozuurvolgorde. Zijn deze
combinaties gevonden?
■■
33
Uit de volgorde Phe-Pro-Leu-Phe-Pro zijn de
volgende tripeptiden af te leiden:
Phe-Pro-Leu, Pro-Leu-Phe en Leu-Phe-Pro. Die
eerste twee tripeptiden werden bij het onderzoek
niet gevonden. Deze voorgestelde volgorde zal
dan ook niet voorkomen.
d Je zult eerst het molair volume van een gas
moeten berekenen bij 310 K. Gebruik hiervoor de
algemene gaswet.
Daarna kun je de gegeven hoeveelheid stikstof
omrekenen naar een aantal mol stikstof. Uit de
gegeven hoeveelheid gramicidine-S die is
onderzocht, kun je het aantal vrije NH2 groepen
berekenen.
1 mol gas heeft onder standaard omstandigheden
een volume van 22,4 dm3. Met behulp van de
algemene gaswet is dan te berekenen wat het
molaire volume bij 310 K is.
aantal dm3
temperatuur (K)
22,4
273
…
310
Hieruit bereken je 25,4 dm3 mol-1.
63,6 cm3 komt overeen met 63,6 x 10-3 dm3 en dus
met 63,6 x 10-3 : 25,4 = 2,50 x 10-3 mol stikstof. Er
werd 1,25 mmol gramicidine-S onderzocht. Omdat
er 2,50 mmol N2 ontstaat moet het gramicidine-S
twee vrije NH2 groepen hebben.
e Zijn in een ringstructuur aminozuurmoleculen
aanwezig die nog een vrije NH2 groep aan het
tweede C atoom hebben? Hoeveel moleculen
ornithine moeten dus per molecuul gramicidine-C
aanwezig zijn? In welke verhouding komen de
aminozuurmoleculen voor?
In een ringstructuur zijn alle aminogroepen bij het
koolstofatoom nummer 2 verdwenen bij de
peptidebindingen. Dus als er vrije NH2 groepen
zijn, dan zijn die in een of meer van de
restgroepen aanwezig. Het enige aminozuur met
18.5 Eiwitsynthese in de natuur
Ga na hoeveel verschillende coderingen je kunt
maken met vier verschillende basen als een
codering bestaat uit maar twee basen.
Er zijn 4 basen: U, C, A en G. Als je dan per
aminozuur 2 basen nodig hebt, kun je 42 = 16
verschillende aminozuren coderen. Dat is te
weinig. Bij 3 basen per aminozuur heb je 43 = 64
mogelijkheden. Dat is meer dan voldoende.
34
–
35
–
36
Raadpleeg bij deze opgave de tabellen 70 E en 70
G van Binas.
a Welke stikstofbasen kunnen waterstofbruggen met
elkaar vormen en zullen dus tegenover elkaar zitten?
Tegenover een C komt een G, tegenover een T of
U een A.
Het mRNA heeft de basevolgorde:
G-C-A-U-U-C-A-A-A-G-U-C
b Let goed op tabel 70 G. Daarin staat precies
aangegeven hoe je, uitgaande van DNA de
basenvolgorde in mRNA kunt afleiden en hoe je
daaruit weer iets kunt zeggen over de
basenvolgorde in tRNA.
CGU, AAG, UUU, CAG.
c Je kunt deze codering in Binas vinden. Let goed
op de gegevens in tabel 70 E.
Ala-Phe-Lys-Val
d In het gemuteerde stuk DNA is de vierde A van
links veranderd in een C. Leid hieruit de
basenvolgorde in het mRNA af en geef met behulp
van tabel 70 E de bijpassende aminozuren.
Het mRNA heeft dan de basevolgorde:
G-C-A-G-U-C-A-A-A-G-U-C
39
Pulsar – Chemie vwo scheikunde 1 deel 3
GCA is het codon voor alanine, GUC voor valine,
AAA voor lysine en GUC weer voor valine. De
aminozuurvolgorde is dus Ala-Val-Lys-Val
De mutatie in het tweede triplet leidt tot een ander
aminozuur op plaats twee.
■■
18.6 Is chemie vies?
38
De schadelijkheid of giftigheid van een stof wordt
aangegeven met de MAC-waarde, ADI-waarde,
carcinogeniteit, mutageniteit en toxiciteit.
39
Denk eens aan de ontwikkeling die de
gezondheidszorg en de wetenschap heeft
doorgemaakt.
37 a
De gezondheidszorg wordt steeds beter en het
schadelijk effect van allerlei stoffen wordt steeds
duidelijker. Het blijkt vaak uit onderzoek dat
sommige stoffen al in kleine hoeveelheden
schadelijker zijn dan tot dan toe werd
aangenomen. De MAC-waarde wordt in zo'n geval
naar beneden bijgesteld.
Ook worden wij steeds kritischer ten aanzien van
giftige stoffen. Denk maar aan het schadelijk effect
van roken. Het wordt nu eindelijk openbaar
toegegeven dat roken schadelijk is voor de
gezondheid. Enkele tientallen jaren geleden dacht
men hier anders over.
b Waarop wijst het voorvoegsel L-?
In de structuurformule van L-dopa zit een
asymmetrisch koolstofatoom. Dat maakt het
molecuul asymmetrisch en dus is het spiegelbeeld
van L-dopa ongelijk aan het origineel. In de
structuurformule van dopamine komt geen
asymmetrisch koolstofatoom voor.
c De enzymremmer hecht zich op een zodanige
manier aan het enzym, dat het actieve centrum
wordt geblokkeerd. Het enzym verliest daardoor
zijn werking.
d
40 a Acute toxiciteit betekent dat je (vrijwel) direct ziek
wordt van een stof, die je hebt binnengekregen.
Bij chronische toxiciteit gaat het om een giftige
stof, waarvan het effect pas na lange tijd en
langdurige blootstelling merkbaar wordt.
b Het no-toxic effectlevel is die hoeveelheid van een
giftige stof die nog geen schadelijk effect geeft.
e Denk aan de wijze waarop de secundaire en
tertiaire structuur van een eiwit tot stand komen.
De kokervorm van een eiwit wordt in stand
gehouden door waterstofbruggen van de N-H
groepen met de C=O groepen in het eiwit. Aan het
stikstofatoom van proline ontbreekt het H atoom
dat de waterstofbrug zou moeten vormen met een
C=O groep van een andere peptidebinding.
f Denk eraan dat voor de code van ieder aminozuur
drie basen nodig zijn.
Het aflezen van aminozuur 166 begint bij het
basenpaar met nummer 3 x 165 + 1 = 496. Van
het triplet basenparen 496-497-498 is het
middelste basenpaar anders. Dat is dus nummer
497.
41
De MAC- en ADI-waarden zijn getallen met een
eenheid. Bij de andere begrippen gaat het om
kwalitatieve aanduidingen.
42
Je hebt dan met een direct merkbaar effect te
maken. Het gaat dus om acute toxiciteit.
43 a Dit kun je in de tekst vinden.
Sarin is bij kamertemperatuur een vloeistof.
Het kookpunt is iets hoger dan van water; het verdampt snel.
b Volgens de tekst is sarin de ester van methylfluorofosfonzuur, CH3PFOOH, en 2-propanol.
g Zie ook tabel 70B in Binas.
40
De middelste base in het codon in het mRNA voor
leucine is een U en voor proline is dat een C.
In de matrijsstreng van het DNA zit in het gen voor
normaal DJ-1 een A en het gen met de
puntmutatie een G. Dan zit dus in de coderende
streng van het DNA in het gen voor normaal DJ-1
een T en in het gen met de puntmutatie een C.
c Let op de manier waarop sarin gemaakt kan
worden.
In de moleculen van de beginstoffen zijn een zuurgroep en een hydroxylgroep aanwezig. Deze
moleculen koppelen aan elkaar onder afsplitsing
van een molecuul water. Op deze manier ontstaat
een ester.
Hoofdstuk 18 Natuurlijk chemie
d Ga met elkaar na waar de grenzen van de
individuele vrijheid liggen.
Er is veel discussie over wat er nu wel en niet via
internet verspreid mag worden. De algemene tendens daarbij is, dat het geen aanleiding tot
criminaliteit mag geven. Als je het zo bekijkt zou
het in dit geval verboden moeten worden ondanks
onze persvrijheid.
44
Je zult thuis moeten zoeken. Wij hebben voor jullie
naar banketbakkersroom gekeken.
a Banketbakkersroom bevat:
verdikkingsmiddelen E 450, E 450 a
kleurstoffen E 104, E 110
b Van de kleurstof E 104: chinolinegeel 10 mg kg-1.
45 a Bereken de inhoud van de kamer en bereken
hoeveel mg kwik dan per m3 voorkomt.
Je moet de inhoud van de kamer berekenen:
Inhoud = l x b x h = 5 x 4 x 2,5 = 50 m3.
Er komt dus 500 mg kwik in een ruimte van 50 m3.
Dit is 10 mg m-3.
b Zoek in Binas de MAC waarde van kwik op en
vergelijk deze met de uitkomst bij a.
De MAC waarde voor kwik is 0,05 mg m-3. Deze
wordt dus ruimschoots overschreden.
stof koolstofdioxide voor. Op deze plaats zijn beide
kringlopen aan elkaar gekoppeld.
Bij de koolstofkringloop wordt koolstof bij
verbranding met behulp van zuurstof omgezet in
koolstofdioxide. De zuurstof is dan gebonden aan
koolstof. O2(g) komt weer vrij als uit
koolstofdioxide door fotosynthese glucose wordt
gevormd.
50 a Bij de koolstof- en stikstofkringloop gaat het
eigenlijk om het feit dat koolstofatomen en
stikstofatomen niet verdwijnen, maar behouden
blijven. Bij chemische reacties worden de koolstofen stikstofatomen steeds gebonden aan andere
atomen.
Door opeenvolgende reacties kan dan een
bepaald molecuul opnieuw ontstaan.
b Bij de plastickringloop gaat het meer om de vraag
of een plastic voorwerp, dat niet meer gebruikt
wordt of kapot is, behandeld kan worden zodat er
een nieuw plastic voorwerp van gemaakt kan
worden. Bijvoorbeeld plastic bekertjes waarvan
een paal geperst wordt. Met de moleculen in het
plastic gebeurt eigenlijk niets.
51 a Uit welke beginstoffen maak je deze kunstmest?
Omdat de beginstoffen zwavelzuur en ammoniak
zijn, heet deze kunstmest `zwavelzure ammoniak'.
b Kijk nog eens bij de geheugensteuntjes.
46
Dat mag je zelf doen.
Zwavelzuur is H2SO4, en ammoniak is NH3.
De naam is ammoniumsulfaat.
■■
18.7 Chemische kringlopen in de natuur
47 a Kijk nog eens in hoofdstuk 2.
steenkool, aardolie en aardgas.
b Welke onuitputtelijke energiebron is er nog steeds
op aarde?
c Aan welke voorwaarde moet een moleculaire stof
voldoen om goed in water op te lossen?
Ammoniakmoleculen, NH3, hebben N-H groepen
en kunnen waterstofbruggen vormen. Hierdoor is
deze stof goed oplosbaar in water.
d Is zwavelzuur een sterk of zwak zuur?
De zon.
c Ga na wat bij de fotosynthese gebeurt en hoe
fossiele brandstoffen zijn ontstaan.
Via de fotosynthesereactie is zonne-energie
omgezet in chemische energie in glucose en zetmeel. Deze stoffen worden op hun beurt weer
omgezet in steenkool, aardolie of aardgas. Hierin
is nog steeds zonne-energie opgeslagen.
48
Zijn er ook processen waardoor zuurstof in de
lucht komt?
Door de groene planten komt steeds zuurstof in de
lucht. Dit proces levert blijkbaar evenveel zuurstof
als wij door verbranding opmaken. Uit
koolstofdioxide en water ontstaan glucose en
zuurstof.
Zwavelzuur is een sterk zuur; de ionisatie in water
is dan een aflopende reactie. Het HSO4- ion dat
daarbij ontstaat, is een zwak zuur. In de notatie
van de oplossing heb je geleerd dat je het zwakke
zuur niet in losse ionen noteert. De vergelijking is
dan:
H2SO4(l) + H2O(l)  H3O+(aq) + HSO4-(aq)
In de praktijk doen we vaak net alsof de ionisatiestap van HSO4-(aq) ook volledig verloopt. In dat
geval mag je de ionisatie van zwavelzuur in water
ook als volgt noteren.
H2SO4(l) + 2 H2O(l)  2H3O+(aq) + SO42-(aq)
e Als je de molariteit van de oplossing kent en je
weet hoeveel liter oplossing je moet maken, kun je
het aantal mol stof dat je moet oplossen uitrekenen.
Antwoorden: 4,3 x 102 en 2,5 x 103
49
Zowel in de koolstofkringloop als in de
zuurstofkringloop komt als gemeenschappelijke
41
Pulsar – Chemie vwo scheikunde 1 deel 3
Als beide oplossingen 2,5 M zijn, zul je van beide
stoffen 25 mol moeten oplossen in 10 liter water.
Dit is 25 x 17,03 = 4,3 x 102 g NH3(g) en 25 x
98,08 = 2,5 x 103 g H2SO4(l).
f Inventariseer welke deeltjes aanwezig zijn. Deze
stap is afhankelijk van je antwoord op vraag d.
Wat is de base en wat is het zuur?
opbrengst aan ammoniumsulfaat toe, omdat er
dan alleen ammoniumsulfaat als vaste stof het
proces verlaat.
52 a Kijk op de verpakking naar het percentage
ammoniumstikstof.
Antwoord: 1,7
Als je de zwavelzuuroplossing genoteerd hebt als
2 H3O+(aq) + SO42-(aq), dan is het zuur H3O+(aq)
en de base NH3(aq).
Je krijgt de reactievergelijking:
H3O+(aq) + NH3(aq)  NH4+(aq) + H2O(l)
Op de verpakking staat dat er in totaal 12%
stikstof inzit, waarvan 7% ammoniumstikstof. Dat
betekent dat in een zakje van 5,0 kg 3,5 x 102 g N
als NH4+ voorkomt. Dit moet je omrekenen naar
mol.
g Ga na welke molariteit beide oplossingen hebben
en in welke verhouding in mol de stoffen met
elkaar reageren.
aantal mol
aantal gram
aantal mol
aantal gram
h Wat zal de pH van de oplossing moeten zijn, als
beide oplossingen in de juiste verhouding zijn
gemengd?
K2O(s) + H2O(l)  2 K+(aq) + 2 OH-(aq)
c Ga na welke ionen door de reactie bij b in de
grond komen.
Doordat kaliumoxide in de grond terechtkomt,
maken hydroxide-ionen de grond minder zuur.
■■
Op weg naar het proefwerk
1
Gebruik hierbij ook tabel 67 van Binas.
De structuurformules van de koolhydraten zijn te
vinden in tabel 67A3 van Binas. Polysachariden
zoals zetmeel zijn polymeren, opgebouwd uit
monosachariden zoals glucose.
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. De
structuurformules zijn te vinden in tabel 67C van
Binas.
j Kijk in het blokschema.
42
Je zou met de waterdamp in een warmtewisselaar
de vloeistof die naar de verdamper gaat kunnen
opwarmen. De waterdamp condenseert dan tot
water. Dit zou je bij de verzadigde
ammoniumsulfaatoplossing kunnen doen. Als je dit
water gebruikt om het ammoniak en/of het
zwavelzuur op te lossen, dan heb je in principe
geen extra water nodig. Bovendien neemt de
12,5
…..
b De reactie van een metaaloxide met water kun je
in hoofdstuk 15 opzoeken.
i Kijk in het blokschema.
k Bedenk of de inhoud van de afvalstromen nog
nuttig te gebruiken is.
1,00
132,1
Hieruit bereken je 1650 g. In het juiste aantal
significante cijfers is dat 1,7 kg.
Een oplossing van zwavelzuur heeft een heel lage
pH, een oplossing van ammonia een hoge. Als
een van beide stoffen in overmaat aanwezig is, zal
de pH groter of kleiner dan 7 zijn. Als de stoffen in
de juiste verhouding zijn gemengd, zal de pH
ongeveer 7 zijn. Omdat NH4+(aq) een zwak zuur
is, zal de pH iets kleiner zijn dan 7.
De afvalstromen in het blokschema bestaan uit
waterdamp en de vloeistof, die bij het
centrifugeren onstaat. Dit is een verzadigde
ammoniumsulfaatoplossing.
…
3,5 x 102
Hieruit bereken je 25 mol N. Er is dus ook 25 mol
NH4+ aanwezig. Er is dan 12,5 mol (NH4)2SO4
aanwezig. Dit moet je weer omrekenen naar g.
Zwavelzuur en ammoniak reageren in de
molverhouding 1 : 2. Omdat beide oplossingen
dezelfde molariteit hebben, zal van de ammoniakoplossing tweemaal zo veel gebruikt moeten
worden.
In het blokschema staat bij de combinatie van
indamper en kristallisator dat daar waterdamp en
een slurry uitkomt. Hier vindt het indampen plaats.
Deze scheidingsmethode berust op het verschil in
kookpunt van water en ammoniumsulfaat.
Daarna wordt de slurry gecentrifugeerd. Deze
scheidingsmethode berust op het verschil in
dichtheid. Het water heeft een kleinere dichtheid
dan de ammoniumsulfaatkristallen.
1,00
14,01
2 a Hier is niets over te zeggen. Er zijn zeer giftige
natuurstoffen, zoals het gif van slangen. Er zijn
ook zeer onschuldige natuurstoffen. Er zijn ook
zeer onschuldige en zeer giftige synthetische
stoffen.
b Er bestaat een verband tussen die begrippen. Ze
geven alle aan of een stof giftig is. Hoe toxischer
een stof is, des te lager zijn de MAC-waarde en de
ADI-waarde. De MAC-waarde en de ADI-waarde
zijn getalswaarden. De toxiciteit is meer een
kwalitatief begrip.
3
–
Hoofdstuk 18 Natuurlijk chemie
4 a Kijk naar de structuurformules van de monomeren
in tabel 67C van Binas. Er zijn drie mogelijkheden
om die monomeren aan elkaar te koppelen.
c Alanine en glycine behoren tot de aminozuren. De
algemene formule is
d Denk aan de manier waarop een ester wordt
gesplitst bij behandeling met natronloog. Daarbij
ontstaat een alcohol en een zuurrestion.
Bij het examen werd het antwoord CH3COO- ook
goed gerekend.
7 a 2 N2(g) + 6 H2O(l)  4 NH3(g) + 3 O2(g)
b Welke karakteristieke groepen bevat een
aminozuur?
b Ser-Ser-Ala
5
Ser-Ala-Ser
Ala-Ser-Ser
Je kunt de volgorde achterhalen door alle stukjes
onder elkaar te zetten waarbij dezelfde
aminozuren onder elkaar moeten staan.
Gly–Ile
Gly–Ile–Val
Val–Glu
Glu–Gln–Cys
Cys–Ala
Cys–Cys
Gln–Cys
Glu–Gln
De gevraagde volgorde is:
Gly - Ile - Val - Glu - Gln - Cys - Cys - Ala
Hieruit kunnen alle gegeven dipeptiden en
tripeptiden worden gemaakt.
6 a Kijk goed wat de repeterende eenheid is.
In een aminozuurmolecuul is een NH2 groep
aanwezig. Het ammoniak, NH3, kan daarvoor als
grondstof worden gebruikt.
c Wat hebben aminozuren en eiwitten met elkaar te
maken?
Aminozuren zijn de bouwstenen voor eiwitten.
Eiwitten komen voor in levende organismen. Het is
dus voor het ontstaan van leven op aarde van
belang dat er aminozuren beschikbaar zijn om
eiwitten van te maken. Bij vraag b heb je al
gezegd, dat voor het vormen van aminozuren
ammoniak nodig is.
d Volgens dit artikel wordt ammoniak rechtstreeks
gevormd uit stikstofgas. Je kunt dus een aantal
tussenstappen overslaan waarin nitriet en nitraat
worden gevormd.
e 2 H2S(g) + 2 CO(g)  CH3COOH(l) + 2 S(s)
f Welke twee karakteristieke groepen bevat een
molecuul van een aminozuur?
b Let erop dat vijf van de zes hoekpunten in de ring
koolstofatomen zijn. Koolstof heeft een covalentie
van vier. Je moet dus zelf het aantal ontbrekende
H atomen bepalen.
C8H15O6N
Een aminozuurmolecuul bezit een aminogroep en
een carbonzuurgroep. Er moeten dus ook zuren
beschikbaar zijn voor het ontstaan van
aminozuren.
Je kunt je voorstellen dat uit azijnzuur, ethaanzuur,
met behulp van ammoniak het aminozuur glycine
kan ontstaan.
43