Eindexamen scheikunde vwo 2016, tijdvak 1 (bezemexamen)

Geef de reactievergelijking voor deze vorming van calciumcarbonaat. Omdat de vorming van ketelsteen in koelwater ongewenst is, worden stoffen toegevoegd die dit verhinderen. Natriumpolyaspartaat is één van de stoffen die daarvoor worden gebruikt. Natriumpolyaspartaat wordt in twee reacties uit asparaginezuur (zie Binas-tabel 67C) gevormd. Reactie 1: Asparaginezuur wordt gepolymeriseerd tot polysuccinimide. Polysuccinimide kan worden weergegeven met de volgende structuurformule: Reactie 2: Polysuccinimide wordt met behulp van natronloog gehydrolyseerd. Na indampen ontstaat natriumpolyaspartaat. De polymerisatie (reactie1) verloopt in een groot aantal stappen. In de eerste stap reageren twee moleculen asparaginezuur met elkaar. Hierbij ontstaat het volgende dimeer: Daarna reageert het dimeer met een molecuul asparaginezuur onder vorming van een trimeer. Enzovoorts.

De atomen in de vijfring van de repeterende eenheid van het molecuul polysuccinimide zijn afkomstig van twee verschillende asparaginezuurmoleculen. Op de uitwerkbijlage bij deze opgave is de repeterende eenheid van een molecuul polysuccinimide nogmaals weergegeven. Bij één van de atomen uit de vijfring is een 1 gezet.

Geef op de uitwerkbijlage, ook met een 1 , aan welk atoom / welke atomen in de vijfring van hetzelfde asparaginezuurmolecuul afkomstig is/zijn als het atoom waarbij een 1 is gezet. Tijdens de hydrolyse (reactie 2) worden C – N bindingen verbroken. Dit is op te vatten als de hydrolyse van peptidebindingen. Het maakt verschil welke van de twee C – N bindingen bij deze reactie wordt verbroken. Daardoor lijkt het alsof de keten die na reactie 2 is ontstaan, is opgebouwd uit twee verschillende monomeren. In nevenstaande structuurformule van polysuccinimide zijn de twee C – N bindingen, die kunnen worden verbroken, aangegeven met respectievelijk α en β . Tijdens de hydrolyse wordt zoveel natronloog toegevoegd, dat in het reactieproduct alle C OH groepen in de keten zijn omgezet tot C O - groepen. Op deze wijze ontstaan polyaspartaationen.

Geef de structuurformule van een brokstuk van twee opeenvolgende monomeereenheden van een polyaspartaation. Het brokstuk moet bestaan uit een eenheid die is ontstaan door het verbreken van een binding die in bovenstaande figuur is aangegeven met α en een eenheid die is ontstaan door het verbreken van een binding die is aangegeven met β .

De werking van het polyaspartaat is onder andere afhankelijk van de gemiddelde ketenlengte van de polyaspartaationen. Tijdens een practicum hebben studenten die gemiddelde ketenlengte bepaald door vast natriumpolyaspartaat op te lossen in ongeveer 100 mL water, waarna ze de ontstane oplossing titreerden met zoutzuur. Bij zo’n bepaling werd 0,536 g natriumpolyaspartaat afgewogen en opgelost. Voor de titratie was 19,50 mL 0,198 M zoutzuur nodig. De studenten gingen uit van de volgende schematische formule voor natriumpolyaspartaat: H – (NaAsp) n – OH , waarbij n de gemiddelde ketenlengte is. Verder namen zij aan dat tijdens de titratie per monomeereenheid één C O O - groep reageert met één H 3 O + ion.

Leg uit of de MAC-waarde voor ozon (0,12 mg m –3 ) in de fotokopieerruimte is overschreden. Ga ervan uit dat de ozon gelijkmatig over de ruimte is verdeeld. Op Malta is door monniken tussen 1884 en 1900 elke dag het ozongehalte in de lucht gemeten. Ze gebruikten daarbij geen Schönbeinpapiertjes maar zogenoemde Lenderpapiertjes. Die papiertjes werden op vergelijkbare wijze gemaakt als de Schönbeinpapiertjes, maar de getallen liepen van 0 – 14 in plaats van van 0 – 10. De gegevens over deze ozonmetingen zijn enige tijd geleden teruggevonden: een lijst met Lendergetallen zonder correctie voor de luchtvochtigheid. De monniken hadden wel uitgebreide gegevens genoteerd over het weer tijdens de metingen (temperatuur, windkracht, windrichting, luchtvochtigheid). Medewerkers van de Universiteit van Malta hebben uit de genoteerde Lendergetallen ozongehaltes afgeleid. Omdat de bijbehorende kleurenkaartjes niet meer beschikbaar waren, hebben ze de Lendergetallen omgezet naar Schönbeingetallen. Dat was mogelijk omdat in Wenen van 1853 – 1873 dagelijks ozonmetingen met Schönbeinpapiertjes zijn verricht en van 1872 – 1920 dagelijks metingen met Lenderpapiertjes.

Mourad en Cathelijne zoeken een snellere manier voor ozonmetingen. Ze vinden op internet een meetopstelling die met eenvoudige onderdelen zelf kan worden gebouwd. Met een aquariumpompje wordt lucht door een aangezuurde KI oplossing in een wasfles geleid. meetopstelling lucht in uit KI oplossing De in de lucht aanwezige ozon zet een deel van het jodide om tot jood volgens: O 3 + 2 H + + 2 I – → O 2 + H 2 O + I 2 De pH moet tijdens de proef niet te laag zijn. Bij lage pH kan namelijk een nevenreactie optreden. Daarbij zet een andere stof in de lucht jodide om tot jood.

Geef de naam van die stof en leg met behulp van Binas-tabel 48 uit dat die stof bij lage pH jodide kan omzetten tot jood. Bij pH = 5 treedt de nevenreactie niet op. Om de pH op ongeveer 5 te houden, wordt een buffer toegevoegd aan de KI oplossing. De leerlingen maken de buffer zelf. Zij beschikken over 1,0 M ethaanzuuroplossing en 0,50 M natriumethanoaatoplossing.

Nadat enige tijd lucht is doorgeleid, wordt aan de KI oplossing stijfsel toegevoegd waardoor een bruinviolette kleur ontstaat. Vervolgens wordt in een colorimeter de extinctie ( E ) van de oplossing gemeten. Met een aantal standaardoplossingen van jood en stijfsel is het volgende verband tussen de extinctie en de joodconcentratie van de oplossingen bepaald: E = – 0,016 + 1,60 · 10 5 × [I ] 2 Mourad en Cathelijne gaan met bovenbeschreven meetopstelling het ozongehalte van de lucht in het scheikundelokaal bepalen. Ze leiden gedurende 30 minuten lucht door 5,0 mL KI oplossing waaraan 1,0 mL van de bufferoplossing is toegevoegd. Per minuut werd 250 cm 3 lucht doorgeleid. Daarna voegen ze 1,0 mL stijfseloplossing toe. Uiteindelijk vullen ze de oplossing met water aan tot 10,0 mL. De extinctie bedraagt 0,210.

Bereken met bovenstaande gegevens het ozongehalte van de lucht in µg m –3 in het scheikundelokaal. Neem aan dat ozon de enige stof is die met jodide reageert. Mourad en Cathelijne bespreken in hun verslag de mogelijke invloed van SO 2 op hun metingen. Als SO 2 in de lucht aanwezig is, wordt het in de wasfles omgezet tot SO 4 2– . Die reactie beïnvloedt de hoeveelheid jood die uiteindelijk in de wasfles ontstaat. SO 2 kan uit de lucht worden verwijderd door deze eerst door een aangezuurde waterstofperoxide-oplossing te leiden. Daarna wordt de lucht (zonder SO 2 ) door de wasfles met de KI oplossing geleid.

Geef op de hierboven beschreven manier een omschrijving van de naam van het monomeer dat als monomeereenheid I is aangeduid. Wanneer de kleeflaag van een hechtpleister op de huid wordt gedrukt, ontstaan er bindingen tussen polymeermoleculen in de kleeflaag en moleculen van het eiwit collageen, dat in de huid voorkomt. Collageen bestaat uit verschillende polypeptideketens. De aminozuurvolgorde van een kenmerkend stukje van een polypeptideketen van collageen is hieronder weergegeven: Gly Pro Hypro Gly Pro De afkorting Hypro staat voor hydroxyproline. Een hydroxyproline-eenheid is ontstaan doordat, na de vorming van het eiwit, de zijgroep van een proline-eenheid is voorzien van een hydroxygroep. De hechting van de kleeflaag aan de huid is een gevolg van de bindingen die bestaan tussen de zijgroepen van de monomeereenheden in het polymeer van de kleeflaag en de zijgroepen van de aminozuureenheden in het collageen.

Leg uit welke twee soorten bindingen bij het hechten van een pleister aan de huid kunnen worden gevormd tussen de zijgroepen van het stukje van de polymeerketen, dat boven vraag 22 is getekend, en de zijgroepen van het weergegeven stukje van de polypeptideketen van collageen. Geef daarbij van elk type binding aan tussen welke zijgroepen van de genoemde stukjes polymeerketen en polypeptideketen die binding wordt gevormd.

Het verwijderen van een hechtpleister is niet altijd pijnloos. Om deze verwijdering te vergemakkelijken, is de zogenoemde ‘ lichtgevoelige hechtpleister ’ ontwikkeld. In de kleeflaag van zo’n pleister bevindt zich een ketenpolymeer dat zijgroepen bevat waarmee onder invloed van (zichtbaar) licht een reactie kan plaatsvinden. Bovendien bevat de kleeflaag een zogenoemde foto- initiator. Wanneer de kleeflaag aan licht wordt blootgesteld, brengt deze foto-initiator een reactie op gang. Hierdoor wordt het ketenpolymeer omgezet tot een netwerkpolymeer met een minder grote kleefkracht. De hechtpleister kan dan makkelijk worden losgetrokken. Hieronder is de structuurformule van een gedeelte van zo’n ketenpolymeer weergegeven.