HOME: VERDEC

Tentamen Chemie



Instructies



Beantwoord elke sub vraag zowel met een kort antwoord (ja, neen, een getal, een term), als met een beknopte toelichting, op de stippellijntjes. Elke sub vraag weegt even zwaar. Bij het beantwoorden van de deelvragen zijn soms de antwoorden op de eerdere deelvragen nodig. In geval U de eerdere deelvraag niet hebt kunnen beantwoorden, dan kunt U voor dat antwoord een willekeurige waarde invullen, waarbij U dat dan wel aangeeft. U dient de vragen te beantwoorden door de stippellijntjes in te vullen. Mocht dat U onvoldoende ruimte geven, dan kunt U op de achterkant van hetzelfde blad doorgaan, mits U dat duidelijk aangeeft (ZOZ en vraagnummer).

If you prefer you can answer the questions in languages other than Dutch, notably English, French or German. For translations into English, French or German, please consult the assistant.



Eventueel nuttige gegevens:



R = 8.3 J/K/mol T = 300 K tenzij anders aangegeven

pH = 7, tenzij anders aangegeven RÀTÀln(10) = 5.7 kJ/mol

ln(10) = 2.30 pH =-10log[H+]

F (de lading van een mol protonen)= 100 000 C/mol qe (elementaire lading) = 1.60À10-19 C

h(constante van Planck) =10-34 J.s kB = 1.38À10-23 J/K

NA (het getal van Avogadro)= 6.02À1023 ln(x) = elog(x) = 2.3À10log(x)

1 mM is een concentratie van 10-3 Molair [X] is de concentratie van X

1 V=1J/C 60 mV komt ongeveer overeen met 6 kJ/mol en met een factor 10 concentratie









Vraag 1





a. Geef de balanswet in zijn algemene vorm (voor een grootheid X). Geef voor elke term erin aan wat hij betekent.



...............= ................................................................................................................................



...............betekent ........................................................................



...............betekent ........................................................................



...............betekent .......................................................................





b.: Geldt de balanswet voor de:



entropie? ...........................



energie? ..........................



Gibbs energie? ..................





c. Maak gebruik van een term of termen uit de balanswet om een behoudswet voor grootheid X te formuleren.



Als voor een grootheid X de behoudswet geldt dan is de term ........................ = 0.





d. Geldt de behoudswet voor:



entropie? ................................



energie? .................................



massa? ..................................





e. Welke van de bovenste wetten is de eerste hoofdwet van de thermodynamica? .....................................................................................................................................





Vraag 2



De microbiologie is gebaseerd op de chemie en de natuurkunde. In de microbiologie is een belangrijke vraag hoe het microorganisme voorziet in zijn energie behoefte. Een vooraanstaand microbioloog wijst op het feit dat bacteriën vaak protonen naar buiten pompen en daardoor een pH verschil over het membraan opbouwen, dat dan weer gebruikt wordt voor de synthese van ATP. Een anorganische chemicus stelt vervolgens de kritische vraag hoe of dat nu kan. Dat naar buiten gepompte proton komt toch in zo'n groot medium terecht dat het de pH daar nauwelijks zuur kan maken? Gelukkig zit U in de zaal en legt uit waarom het toch werkt. U geeft een andere component dan de pH die de hoofdrol speelt:



de ............ ................................... ............... ..................



en tekent hieronder een schema van de reacties die bij het proces van oxidatieve fosfylering betrokken zijn:



Welke structuur is er ook bij betrokken?



het ..............................................



Geef ook aan welke componenten entropie gerelateerd zijn en aan welke componenten enthalpie gerelateerd is: ............................................................. is aan entropie gerelateerd, omdat ........... ................ .................... ....................... .................. ................. .............................................................. is aan enthalpie gerelateerd, omdat .......... ........................... ............... ................. ...................... ..........





Vraag 3



Een gistcel in steady state zet glucose om in ethanol (twee moleculen ethanol per molecuul glucose) en maakt daarbij ATP (twee moleculen per glucose molecuul) uit ADP en fosfaat. Dit proces heet de glycolyse. Het ATP wordt weer gehydrolyseerd tot ADP en fosfaat in processen die de cel gebruikt om chemische arbeid te doen in de vorm van het maken van nieuwe gistcellen en om ionen over zijn membraan terug naar buiten te pompen (die ionen lekken steeds naar binnen). De gistcel importeert glucose. Er is geen ATP transport over het gistmembraan mogelijk. Per minuut wordt er 50À10-6 mol glucose omgezet in ethanol. Meld bij het beantwoorden steeds welke wet of principe U gebruikt, als U er een gebruikt.



a. Zijn de concentraties van ATP en glucose in de cel toestandsfuncties?



[ATP]: Ja/Neen, omdat ........................................................................................................



[glucose]: Ja / Neen, omdat ...................................................................................................



b. Is de hoeveelheid ATP die gebruikt is om ionen te pompen, een toestandsfunctie?



Ja/Neen, omdat ...................................................................................................................................



c: Is de energie-inhoud van de gistcel een toestandsfunctie?



Ja/Neen, omdat: .................... ................... .............................. ............................................. ..........................................



d. Hoe groot moet de importsnelheid van glucose zijn in de steady state?



.....................................................................................................



gebruikte wet/principe:: ......................................................................................................................



e. Hoe groot moet de ethanol efflux zijn?



....................................................................................................



gebruikte wet/principe:: ......................................................................................................................



f. Wat moet er gelden in steady state voor de snelheden van glycolyse, ATP consumptie bij biosynthese en ATP consumptie bij het pompen van ionen?



.............................................................................................................................



gebruikte wet/principes: ......................................................................................................................





Vraag 4



De standaard formule voor een aminozuur is: NH2-CHR-COOH. De C-R (restgroep) binding is een s binding.



a. Geef de hybridisatietoestand van de twee koolstof atomen:



Linker: ........



Rechter: ......



b. Geef een benadering van de hoek N-C-C in graden: ......



En van de hoek C-C-OH: .......



c. Een dipeptide heeft de structuur: NH2-CHR-CO-NH-CHR-COOH. Het is bekend dat de centrale C-N binding enigszins een dubbele bindingskarakter heeft. Geef de hybridisatietoestand van het tweede N atoom:

....



d. Zal de streng C-C-N-C-C in een plat vlak liggen? Ja/Neen.



En waarom [niet]? Omdat.. ..... ................ ........... ................. ................... .................... ......................... ................. ......................................... -

e. Een polypeptide keten bestaat uit een groot aantal aminozuren die op deze wijze aaneen gekoppeld zijn. Zal die polypeptideketen in ÚÚn plat vlak liggen? Ja/Neen



En waarom [niet]? Omdat............................. ............... ..................... ....................... ................................... . . .......





Vraag 5



De midpuntspotentiaal van het NADH+H+/NAD+ koppel is -0.32 V en die van het cytochroom c3+ / c2+ koppel +0.34 V. De concentraties van NADH, NAD+, cytochroom c2+ en cytochroom c3+ zijn respectievelijk 5 mM, 5 mM, 0.05 mM en 0.005 mM. De pH is 7.0. DmH+ = 20 kJ/mol.



a. Wat is het redox potentiaal verschil tussen de twee koppels? De formule voor de redoxpotentiaal is: E= E0' + 0.060. 10log([reduced form]/[oxidized form]). Het redox potentiaal verschil is dus (gebruik de 'gemakkelijke getallen uit 'Nuttige gegevens' boven):



............= .....................+ .................... .. .................. . .- .................+............... ............................. = ......................................

(Vergeet niet de eenheid aan te geven).



b. Wat is het arbeidsvermogen van een mol electronen dat op NADH zit en naar cytochroom c3+ zou kunnen gaan? Het arbeidsvermogen is dan ........... = ................ .........................= ...............................................



c. Hoeveel Gibbs energie zou gedissipeerd worden als dat electron inderdaad zou overspringen en er geen nuttige arbeid door verricht zou worden? De hoeveelheid gedissipeerde Gibbs energie zou zijn: ...................................................................... per mol electron. Immers de balansvergelijking voor Gibbs energie zegt: ....................= ....................+ ......................... ................... = ..................; ...............= ........................................, en daardoor is ................. = ......................... .............................................................................



d. Wat is de definitie voor de thermodynamische efficiëntie van een proton pomp die aangedreven wordt door een redox reactie met een stoicheiometrie van 1 H+ per electron?

De definitie van de thermodynamische efficiëntie is dan ....... ..... .......... ....... ...................... ......................................... ............................ ........ .

In formule: h = .......................... .............................. ........................... ........................... ........................

Uitgerekend voor de hier geldende DmH+ is dat: ......... ..................... ..... ................. ............ ........ ....%.



e. Wat is die thermodynamische efficiëntie als dat electron van NADH naar cytochroom c3+ geleid wordt door redox enzymen die daaraan het pompen van 2 protonen (per electron) koppelen.



Deze efficiëntie is gelijk aan ............................ ................................. .............................. .......................... .................................



Dat rekent zich dus uit als:.......................... ......................%





Vraag 6



a1. Wat is een molaire extinctiecoëfficient?

................................................................................... .............................................. ............



a2. Hoe zou U die voor een eiwit meten? ................................................................... ..................................... .................................... .



b. Aminozuren absorberen licht van golflengtes kleiner dan 280 nm. Onderzoeker Dr. J. O. R. Itzen probeert cytochroom c te isoleren uit paardeharten en leidt het verkregen celsap over een kolom. Hij stelt de detector in op 250 om de piek met de hoogste intensiteit bij die golflengte op te vangen. "Dat is niet zo slim", zegt zijn studente B. B. Ardot, ik zou de detector maar op 550 instellen, er zit immers een chromofoor aan! De andere student Kees Piepol begrijpt er niets van. "Brigitte", vraagt hij, "Wat is een chromofoor, welke chromofoor verwacht je dan, en waar slaan die 250 en 550 op?".

Brigitte antwoordt geduldig: "....................... ............................................... .................................................. .............. ................ .......................... ..................................................... ............................... .................. ................. ......................... ............................................. ............................ ............ .......... ............ .................. ......................."





Vraag 7



Een onzekerheidsrelatie is DE . D t h/2p. Het energieverschil tussen de aangeslagen en de grondtoestand van een gegeven molecuul is 60 kJ/mol. Een beroemd onderzoeker dient een onderzoeksvoorstel in waarmee hij een attoseconde laser aan wil schaffen om daarmee de snelheid van terugval van de aangeslagen toestand naar de grondtoestand tot op 10-18 seconde nauwkeurig te bepalen.



a. Gaat U dat voorstel goedkeuren? (Geef aan waarom [niet])



Ja/Neen, Omdat Dt........................................................................................................................................................................................................................................dus........................................................................... ................. ....................................... ......................................... ..................................................... .........



b. Een attoseconde laser geeft lichtpulsen die 10-18 seconde duren. Een, goedkopere, femtoseconde laser geeft pulsen van 10-15 seconde. Aan welk apparaat geeft U de voorkeur? (Geef aan waarom [niet])



. ............................... ................................. ............................... ............................... ................



c. De energie van een foton is h.n= h.c/l. Zijn frequentie is c/l en zijn trillingstijd dus l/c. Wij kunnen materie slechts bestuderen door haar te laten wisselwerken met fotonen. We belichten een bepaald molecuul en willen vervolgens weten of en op welk moment precies een bepaald molecuul in de aangeslagen toestand is of in de grondtoestand. Leid bovenstaande onzekerheidsrelatie ongeveer af.(let niet op een factor 10 of minder). ............ ................... ................... ........................ ............................. ....................... .................. .... ............... ....................... .......................... ................................. ...................... ..................... ............ ................... ................... ........................ ............................. ....................... .................. .... ............... ....................... .......................... ................................. ...................... .....................