Klinische chemie

Klinische chemie
Taak 4A1+2 (De studieopdrachten uit de reader Klinische chemie)
Paragraaf 1:
1. Wat houdt het vak Fysica in?
De studie van de “dode” natuur, zoals het bestuderen van gesteenten, licht, geluid,
elektrische verschijnselen.
2. Wat houdt het vak Biologie in?
De studie van de “levende” natuur, dus de planten en de dieren.
3. Wat houdt het vak Scheikunde in?
De studie van de dode en de levende natuur waarbij men zich uitsluitend richt op de
omzetting van de ene stof in de andere.
4. Leg uit wat een chemische reactie is (gebruik in je uitleg de woorden “substraten” en
“gewicht”?
Men spreekt van een chemische reactie wanneer de stof of stoffen waarmee de reactie
werd begonnen geheel anders zijn, totaal andere eigenschappen hebben dan de stof of
stoffen, die zijn ontstaan. In de reactie wordt met een pijl aangegeven wat de producten
van de reactie zijn en wat de uitgangsstoffen (ook wel substraten genoemd). Een
bijzondere waarneming aan een chemische reactie is, dat bij juiste meting zal opvallen dat
het gewicht van de uitgangsstoffen gelijk is aan het gewicht van de producten (er is geen
materiaal verloren gegaan tijdens de reactie).
5. Vertel het verschil tussen organische en anorganische chemie.
De anorganische chemie is de scheikunde die zich bezighoudt met de chemie van de dode
natuur, dus de chemische samenstelling van en de omzettingen in gesteenten, ertsen e.d.
Onder de organische chemie wordt verstaan de chemie van de levende natuur, d.w.z. de
chemie van de stoffen die in de natuur worden geproduceerd of worden verbruikt.
Paragraaf 2
1. Leg in eigen woorden de begrippen molecuul en atomen uit.
Een molecuul is het kleinste deeltje (suiker bv.) van een stof dat nog alle eigenschappen
van (suiker bv.) die stof bezit. Een molecuul is weer opgebouwd uit verschillende deeltjes,
die men atomen (het suiker molecuul is opgebouwd uit atomen koolstof, zuurstof en
waterstof) heeft genoemd.
2. Vertel hoe een atoom is opgebouwd.
Een atoom bestaat uit een kern en elektronen. De kern is opgebouwd uit protonen
(elektrisch positief geladen deeltjes) en neutronen (deeltjes die even zwaar zijn als
protonen, maar géén elektrische lading hebben).
3. Teken een stikstofatoom en geef aan wat positief en negatief geladen is.
elektronen: negatief geladen
kern: positief geladen
4. Vertel hoe men een atoomgewicht berekent.
Bij ieder willekeurig atoom kan men het atoomgewicht vinden, wanneer bekend is
hoeveel protonen én neutronen (de elektronen rond de kern wegen vrijwel niets) in de
kern van het atoom zitten. De som van beide aantallen geeft aan hoeveel keer het atoom
zwaarder is dan 1 proton en dit verhoudingsgetal is het atoomgewicht.
Paragraaf 3
1. Wat verstaat men onder het begrip atoomnummer?
Het aantal protonen dat in de kern voorkomt (loopt van 1 t/m 103).
2. Leg uit wat het periodiek systeem der elementen inhoudt en hoe men tot dit systeem
gekomen is.
Het periodiek systeem der elementen is een rangschikking van de atomen naar het aantal
protonen in de kern (het atoomnummer).
3. Wat is een isotoop (noem een voorbeeld)?
Isotoop betekent: op gelijke plek. Toen men ontdekte dat er atomen bestaan die hetzelfde
atoomnummer hebben en dus op dezelfde plek in het periodiek systeem staan maar een
wisselend aantal neutronen bezitten, is men deze atomen isotopen gaan noemen.
Voorbeeld: koolstof.
Paragraaf 4
1. Vertel hoe het komt dat uit de kern straling ontstaat.
Indien de combinatie van protonen en neutronen een niet stabiele of instabiele kern
oplevert (bij een stabiele kern betekent voor kleinere atomen dat het aantal protonen gelijk
aan het aantal neutronen staat, bij de grotere atomen is de kern stabiel wanneer het aantal
neutronen wat groter is dan het aantal protonen), betekent dit dat de kern spontaan zal
veranderen en wel zó, dat er na de omzetting een stabielere kern is ontstaan. Bij die
verandering van kern komt energie vrij uit de kern in de vorm van straling.
2. Noem een ander woord voor deze straling.
Radioactiviteit.
3. Noem 3 soorten straling en vertel in eigen woorden wat dit inhoudt.
- de alfastraling: hierbij worden brokken van 2 protonen + 2 neutronen uit de kern
geslingerd
- de bètastraling: bij deze straling worden er elektronen uit de kern geslingerd
- de gammastraling: hierbij wordt door de veranderde kern energie uitgezonden in de
vorm van elektromagnetische trillingen (een soort lichtgolf die we echter niet kunnen
zien)
4. Geef een voorbeeld van een atoom, welk bètastraling veroorzaakt en leg uit hoe dit atoom
bètastraling veroorzaakt.
Een zeer bekend radioactief atoom is b.v. de isotoop van koolstof, nl. koolstof 14.
Koolstofatomen hebben 6 protonen en koolstof 14 heeft 8 neutronen. Deze combinatie
levert geen stabiele kern op. De stabiele koolstofkern heeft 6 neutronen bij 6 protonen. De
koolstof 14 kern heeft dus neutronen te veel. De omzetting die spontaan optreedt is nu, dat
één neutron zich omzet in één proton plus één elektron. Het elektron wordt uit de kern
weggeslingerd (bètastraling) en het resultaat is dat er een kern overblijft met 7 protonen en
7 neutronen. (De kern is dus geen koolstofkern meer, maar is een stabiele stikstofkern
geworden. Dit soort omzettingen komt bij zeer veel kernen voor en de straling die daarbij
vrijkomt, kan afhankelijk van de energie-inhoud en de soort straling gebruikt worden voor
de vernietiging van weefsel of voor diagnostische doeleinden)
Paragraaf 5
1. Je hebt het volgende atoom:
schil (elektronenbaan)
stikstofatoom
2.
3.
4.
5.
6.
A Geef aan wat men de schil noemt (of elektronenbaan).
Zie tekening.
B Welke elektronen spelen een rol bij de chemische reacties?
De elektronen die gemakkelijk uit hun baan zijn los te halen of die makkelijk in een
baan rond een atoom gebracht kunnen worden. Het zijn de elektronen die ver van de
kern verwijderd zijn en in een niet hecht verband zitten.
Leg uit wat een edelgas is en geef 3 voorbeelden.
Een edelgasconfiguratie van elektronen waarbij aan het atoom geen elektronen kunnen
worden toegevoegd, maar waaraan evenmin makkelijke elektronen kunnen worden
onttrokken. Wanneer er 8 elektronen in de buitenste schil zitten heeft het atoom een
edelgasconfiguratie. Voorbeelden zijn neon, argon en helium.
Wat betekent het begrip inert?
Dat betekent dat het atoom chemisch ontoegankelijk is (er kunnen geen elektronen
worden toegevoegd, maar waaraan evenmin makkelijke elektronen kunnen worden
onttrokken).
Wat is een ion?
Een atoom waarbij er sprake is van een configuratie van de elektronen rond de kern is, dat
er een elektron meer of minder dan het aantal protonen in de kern, rond de kern cirkelt.
Als gevolg daarvan is het atoom niet meer elektrisch neutraal maar negatief of positief
geladen.
Wat is een anion?
Een negatief ion.
Wat is een kation?
Een positief ion.
Paragraaf 6
1. Wat is een molecuul?
Een molecuul is het kleinste deeltje (suiker bv.) van een stof dat nog alle eigenschappen
van (suiker bv.) die stof bezit.
2. Leg het verschil uit tussen een verbinding en een element.
Wanneer de atomen waaruit een molecuul is opgebouwd verschillend zijn, zijn de
moleculen dan moleculen van een verbinding. Wanneer de atomen binnen een molecuul
allemaal aan elkaar gelijk zijn, spreekt men van een element.
3. Noem 5 voorbeelden van elementen.
- helium
- zuurstof
- stikstof
- goud
4. Welke 2 manieren zijn er om een chemische binding tot stand te brengen.
- de elektrovalente binding of ionbinding
- de covalente binding of atoombinding
5. Leg bovengenoemde bindingen uit en geef voor beide bindingen 3 voorbeelden.
- De elektrovalente binding of ionbinding:
Bij de elektrovalente binding of ionbinding is een elektron (of: zijn elektronen) van
één atoom naar één of meer andere atomen overgegaan.
Voorbeelden zijn: natrium, chloor en calcium.
- De covalente binding of atoombinding:
Bij de covalente binding of atoombinding worden de elektronen die horen bij één
atoom verdeeld over meer atomen, zodat de betrokken atomen alle de
edelgasconfiguratie krijgen, d.w.z. dat ze 8 elektronen in hun buitenste schil hebben.
Hierbij worden niet de elektronen van het ene naar het andere atoom overgedragen,
maar de elektronen blijven ook bij het originele atoom horen.
Voorbeelden zijn: de zuurstof-, stikstof-, waterstofmoleculen, water en koolhydraten,
eiwitten en vetten.
Paragraaf 7
1. Wat is een symbool?
Een noteringwijze voor de namen van de elementen.
2. Leer de symbolen der elementen, genoemd in tabel 1, uit je hoofd.
3. Bestudeer de beweringen over de samenstelling van de stoffen O2, O3, H2O, H3PO4,
C6H12O6.
4. Kijk voor jezelf of je de beweringen onder 3 begrijpt.
5. Beschrijf uit welke en hoeveel atomen de volgende stoffen bestaan (zonder dat je de tekst
erbij hebt): H2O en H3PO4.
H2O is samengesteld uit 2 atomen waterstof en 1 atoom zuurstof (water).
H3PO4 is samengesteld uit 3 atomen waterstof, 1 atoom fosfor en 4 atomen zuurstof
(fosforzuur).
6. Leg uit hoe het komt dat C6H12O6 zowel glucose, fructose als galactose is.
De chemische formule van een verbinding geeft alleen maar aan hoeveel atomen en van
welke soort er in een molecuul van een verbinding zitten. Aan de chemische formule kun
je dus niet altijd aflezen welke verbinding hij voorstelt. De chemische formule geeft geen
informatie over de opbouw van de molecuul, maar alleen over de chemische
samenstelling.
7. Geef een voorbeeld van een reactie en beschrijf wat er gebeurt.
C+O2→CO2
Wanneer 1 atoom koolstof kan reageren met 1 molecuul zuurstof dan ontstaat er 1
molecuul kooldioxide (CO2) bij ieder verbrand atoom koolstof, of: bij iedere verbruikte
molecuul zuurstof.
Paragraaf 8
1. Wat verstaat men onder het begrip mol?
Onder een mol van een stof wordt verstaan 6 × 10²³ moleculen, of atomen, van die stof.
De eenheid 6 × 10²³ is gekozen omdat uit onderzoek van Avogadro is gebleken, dat 2g
waterstof het aantal van 6 × 10²³ waterstofatomen bevat.
Paragraaf 9
1. A Leg het verschil uit tussen polaire en apolaire stof.
Er is sprake van een polaire stof wanneer ook in het op te lossen molecuul een
ladingsscheiding bestaat, zodat er een positief en een negatief centrum aanwezig zijn.
Wanneer binnen een molecuul géén ladingsverdeling plaatsvindt, richten de
watermoleculen zich niet en is er sprake van een apolaire stof.
B Noem van beide een voorbeeld.
Polaire stof: zuurstof.
Apolaire stof: vetten.
2. Leg uit hoe het kan dat sommige stoffen wel opgelost kunnen worden in water en andere
stoffen niet.
Wanneer men een andere stof in water probeert op te lossen, blijkt dat dit alleen kan,
wanneer de andere stof ook een polaire stof is, met andere woorden, ook in het op te
lossen molecuul moet een ladingsscheiding bestaan, zodat er een positief en een negatief
centrum aanwezig is. Het water richt zich dan naar deze centra en omringt ze. Wanneer
binnen een molecuul géén ladingsverdeling plaatsvindt, richten de watermoleculen zich
niet en zal de apolaire stof niet oplossen. De vuistregel is dan ook dat polaire stoffen
oplossen in polaire oplosmiddelen, terwijl apolaire stoffen oplossen in apolaire
oplosmiddelen.
Paragraaf 10
1. Wat is een zuur?
Een stof die in staat is waterstof-ionen los te laten.
2. Wat is een base?
Een stof die in staat is waterstof-ionen te binden.
3. Wat is een sterk en wat is een zwak zuur?
Moleculen die zeer makkelijk waterstof-ionen loslaten, heten sterke zuren, terwijl
moleculen die nauwelijks neiging hebben hun waterstof-ionen los te laten, zeer zwakke
zuren zijn.
4. Wat is een sterke en wat is een zwakke base?
Alle zuurresten zijn basen. De zuurresten die horen bij zwakke zuren zijn sterke basen,
terwijl de zuurresten van sterke zuren zwakke basen zijn.
5. Bekijk tabel 1-2 en bepaal voor jezelf of je deze tabel begrijpt. Zo niet lees dan nogmaals
de theorie.
6. Wat is een zure oplossing?
Een oplossing die meer dan 10ˉ7 mol H3O+³ per liter bevat.
7. Wat is een basische oplossing?
Een oplossing die minder dan 10ˉ7 mol H3O+³ per liter bevat.
8. Wat verstaat men onder het begrip PH?
Om de concentratie van het H3O+³ makkelijk te kunnen schrijven, is het begrip pH
geïntroduceerd. Er geldt dat: pH = -log [H3O+]
9. Vul in:
PH<7 = een zure oplossing
PH=7 = een neutrale oplossing
PH>7 = een basische oplossing
10. Wat is een buffer en wat doet een buffer?
Een buffer is een mengsel in water van een zwak zuur (dat niet zeer makkelijk een
waterstof-ion loslaat) en een zout van dat zuur, b.v. een mengsel van azijnzuur (HAc) en
natriumacetaat (Na+Ac-). Dit mengsel is in staat om kleine hoeveelheden zuur, die
worden toegevoegd, te verwerken zonder dat de pH daalt. Evenzo kunnen kleine
hoeveelheden base worden toegevoegd zonder dat de pH stijgt. Vandaar de naam buffer.