Klausur zum chemischen Praktikum für Studierende mit Chemie als Nebenfach (SS2011)

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1 Klausur zum chemischen Praktikum für Studierende mit Chemie als Nebenfach (SS2011) Musterlösung 1. (10P) Was ist richtig (mehrere Richtige sind möglich)? a) Amylose und Amylopektin bestehen nur aus D-Glucose Einheiten. RICHTIG b) Cellulose besteht nur aus D-Glucose Einheiten. RICHTIG c) Saccharose kann reduzierend wirken, da es lediglich ein Disaccharid ist. FALSCH d) In der glycosidischen Bindung sind zwei Sauerstoffatome aneinander gebunden (R-O-O-R). FALSCH e) Auch starke Säuren können Cellulose nicht zersetzen. FALSCH

2 2. (8P) a) Zeichnen Sie D-Ribose in der Fischer-Projektion. (1P) b) Zeichnen Sie eine Triose Ihrer Wahl in der Fischer-Projektion. (1P) c) Zeichnen Sie eine Ketose Ihrer Wahl in der Fischer-Projektion. (1P) d) Zeichnen Sie D-alpha-Galactopyranose in der stereochemischen Ansicht. (5P) D-Galactose

3 3. (9P) a) Sie wollen eine Reaktion in Lösung bei 70 C durchführen. Nennen Sie drei Eigenschaften, die ein geeignetes Lösungsmittel haben sollte. - Reaktanden müssen löslich sein - inert - flüssig bei 70 C b) Fall 1: Das Reaktionsprodukt fällt als Feststoff aus der Lösung aus. Nennen Sie zwei Methoden, um den Feststoff von der Lösung zu trennen. - Filtration - Zentrifugation c) Fall 2: Das Reaktionsprodukt ist ebenfalls flüssig und mit dem Lösungsmittel mischbar. Nennen Sie eine Methode es vom Lösungsmittel trennen. - Destillation d) Fall 3: Das Reaktionsprodukt ist ebenfalls flüssig aber nicht mit dem Lösungsmittel mischbar. Nennen Sie zwei Methoden es vom Lösungsmittel zu trennen. - Phasenseparation im Scheidetrichter - Destillation e) Fall 4: Das Reaktionsprodukt ist ein Feststoff, der im Lösungsmittel löslich ist. Nennen Sie eine Methode das Produkt vom Lösungsmittel zu trennen. - Destillation (schlechte Methode, da kein Reinigungseffekt) - Umkristallisieren - In anderem Lösungsmittel ausfällen und Abfiltrieren oder Abzentrifugieren

4 4. (10P) Was ist richtig (mehrere Richtige sind möglich)? a) Die Primärstruktur beschreibt eine Sequenz von Aminosäuren, welche durch Wasserstoffbrückenbindungen aneinander gebunden sind. FALSCH b) Am isoelektrischen Punkt sind Proteine am besten löslich. FALSCH c) Sowohl die alpha-helix, als auch das beta-faltblatt gehören zu den Sekundärstrukturelementen eines Proteins. RICHTIG d) In der beta-faltblattstruktur sind mehrere Stränge der Aminosäurekette parallel angeordnet und über Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verknüpft. Auf Grund der Anwesenheit von Seitenketten sind beta-faltblätter nicht flach, sondern ziehharmonikaähnlich geriffelt. RICHTIG e) Alle Proteine im menschlichen Körper können aus 20 Aminosäuren hergestellt werden. Die Aminosäuren kommen ausschließlich in der L-Form vor. RICHTIG

5 5. (10P) a) Was ist eine Peptidbindung? Erläutern Sie mithilfe von Valenzstrichformeln. (3P) Die Amid-Bindung zwischen zwei Aminosäuren wird speziell Peptidbindung genannt. b) Zeichnen Sie die Valenzstrichformel des Tripeptids Lysin-Valin-Tyrosin. (7P) Für den Notall: Falls Sie eine der Aminosäuren nicht kennen, ersetzen Sie diese durch eine andere proteinogen Aminosäure Ihrer Wahl (-1P pro ersetzter Aminosäure; es nicht erlaubt zweimal durch die gleiche Aminosäure zu ersetzen).

6 6. (13P) Abschnitte des menschlichen Darms weisen einen hohen ph-wert von 8,3 auf. Für eine invitro-experiment müssen Sie dieses Milieu simulieren. a) Wie funktioniert ein ph-puffer? (max. vier Sätze oder Gleichungen) (4P) Beispiel saurer Puffer: Ein saurer Puffer besteht aus der Mischung einer schwachen Säure mit dem Salz der korrespondierenden Base. Bei Zugabe von kleinen Mengen einer starken Säure reagiert diese mit dem basischen Salz und wird so in eine schwache Säure umgewandelt. Bei Zugabe von kleinen Mengen einer starken Base reagiert diese mit der schwachen Säure und wird so in ein nur noch schwach basisches Salz umgewandelt. b) Sie finden folgende Substanzen in Ihrem Labor vor (alphabetische Reihenfolge): Ammoniak (pk B = 4,75), Ammoniumchlorid (pk S = 9,25), Essigsäure (pk S = 4,75), Natronlauge, Natriumacetat (pk B = 9,25), Natriumchlorid, Salzsäure, Schwefelsäure. Welche Substanzen brauchen Sie um einen Puffer mit dem ph-wert 8,3 herzustellen? (3P) Ammoniak und Ammoniumchlorid c) In welchem Konzentrationsverhältnis müssen Sie die Substanzen einsetzen, um einen ph- Wert von 8,3 zu erhalten? (6P) Henderson-Hasselbalch-Gleichung: gewünschter ph-wert: ph = 8,3 --> poh = 5,7 --> Die Konzentration von Ammoniumchlorid muss ca. 9 mal so hoch sein, wie die Konzentration an Ammoniak. (Es war auch möglich über die saure Puffergleichung zum richtigen Ergebnis zu kommen)

7 7. (8P) a) Was hat die höhere Dichte? Wasser oder Eis? (1P) Wasser b) Sie haben einen Kasten Mineralwasser (mit viel Kohlensäure) im Winter bei -3 C draußen stehen lassen. Dennoch beobachten Sie keine Eisbildung. Sie öffnen eine der Flaschen. Der komplette Inhalt gefriert schlagartig. Erklären Sie die Beobachtung. (max. 3 Sätze) (4P) Das Wasser ist bei -3 C nicht gefroren, da die Flasche unter Druck stand und deshalb ein Zustand geringerer Dichte, d.h. größeres Volumen, ungünstig gewesen wäre (Prinzip von Le Chatelier). Nach dem Öffnen der Flasche herrscht wieder Normaldruck, so dass der gefrorene Zustand ohne Zwang eingenommen werden kann. c) Sie führen folgende Reaktion durch: 3 Gas A + Gas B + 4 Gas C Flüssigkeit D + 2 Flüssigkeit E ΔH(Bildung von Flüssigkeit D) > 0 Nennen Sie drei Möglichkeiten wie Sie die Gleichgewichtskonzentration des gewünschten Produkts (Flüssigkeit D) erhöhen können. (3P) - Temperaturerhöhung - Druckerhöhung - Entfernung von Flüssigkeit E aus dem Gleichgewicht

8 8. (12P) a) Zeichnen Sie ein Schema eines Blei -Akkumulators während des Aufladevorgangs. Beschriften Sie Anode und Kathode. Als Elektrolyt wird konzentrierte Schwefelsäure verwendet. (6P) E 0 (Pb/Pb 2+ ) = 0,13 V E 0 (Pb 2+ /PbO 2 ) = +1,46 V b) Geben Sie die Oxidations- und Reduktionsteilgleichung, sowie die Gesamtgleichung während des Aufladevorgangs an. (6P) Reduktion (Kathode): Pb e - Pb Oxidation (Anode): Pb H 2 O PbO e H + Gesamtgleichung: 2 H 2 O + 2 Pb 2+ PbO 2 + Pb + 4 H +

9 9. (13P) a) Beschreiben Sie den Mechanismus der S N 2 Reaktion mithilfe von Valenzstrichformeln. (3P) b) Beschreiben Sie den Mechanismus der E2 Reaktion mithilfe von Valenzstrichformeln. (3P) c) Wofür steht die 2 in der Bezeichnung der beiden Reaktionsmechanismen? (2P) Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von den Konzentrationen beider Reaktanden ab. c) Wird die folgende Reaktion eher nach dem E2 oder S N 2 Mechanismus ablaufen? Nennen Sie drei Gründe. (5P) Es wird eine S N 2-Reaktion ablaufen. Gründe: - gutes Nucleophil - sterisch ungehindertes Substrat - unpolares Lösungsmittel stabilisiert das Thiolat nicht, d.h. Erhöhung der Nucleophilie - keine besonders gute Abgangsgruppe

10 10. (7P) a) Was ist ein Fett? Geben Sie eine allgemeine Valenzstrichformel an. (3P) b) Was ist eine Seife? Wieso ist eine Seife amphiphil? (4P) Eine Seife ist ein Alkalisalz einer Fettsäure. Beispiel: Eine Seife ist amphiphil, d.h. sowohl öl- als auch wasserliebend, da eine unpolare, hydrophobe Kohlenwasserstoffkette und eine polare, hydrophile Carboxylat-Gruppe im selben Molekül vorliegen.