Chemie Overal 5e ed - Hoofdstuk 10 - Analyse oefentoetsen & antwoorden

In BINAS Tabel 19B is te vinden dat de golflengte van zachte röntgenstraling ongeveer 1 · 10-9 m is en dat de frequentie die daar bijhoort 1 · 1017 Hz is. Fotonen zijn de elementaire deeltjes die verantwoordelijk zijn voor elektromagnetische straling, inclusief zichtbaar licht. Ze worden beschouwd als de kwantumdeeltjes van het elektromagnetische veld en gedragen zich zowel als deeltjes als golven. Fotonen hebben geen massa en reizen altijd met de snelheid van het licht in vacuüm (ongeveer 299.792 kilometer per seconde).Fotonen spelen een cruciale rol in veel gebieden van de fysica, waaronder de kwantummechanica, optica en deeltjesfysica. Ze zijn de dragers van elektromagnetische kracht en interageren met materie op verschillende manieren, zoals absorptie, emissie en verstrooiing. Het begrijpen van de eigenschappen en gedragingen van fotonen heeft geleid tot belangrijke technologische toepassingen, zoals lasers, optische vezels, zonnecellen, beeldvormingstechnieken en communicatietechnologieën.Bij IR-straling zijn er twee verschillende soorten vibraties mogelijk, namelijk de strekvibratie en de buigvibratie. Bij strekvibratie bewegen de atomen van elkaar af en naar elkaar toe, hierdoor verandert de bindingslengte. Bij buigvibratie verandert de hoek tussen de bindingen in een molecuul. Als IR-straling van de juiste golflengte op een molecuul valt worden bepaalde vibraties in het molecuul versterkt en wordt de vibratie van het hele molecuul sterker. Door deze sterkere bewegingen van het molecuul wordt de temperatuur van de stof hoger. Een ander woord voor extinctie is uitdoving. Deze kun je net als de transmissie aflezen op de spectrofotometer. De extinctie is de negatieve logaritme van de transmissie: E = - log T. We gebruiken de extinctie bij metingen omdat deze recht evenredig is met de concentratie van de te meten stof. Als de concentratie van de opgeloste stof 0 is, is de transmissie 1 en de extinctie is – log (1) = 0. De extinctie van de blanco stel je dus altijd in op 0. Met chromatografie kun je gemakkelijk zien welke stoffen in een mengsel zitten. Je gebruikt daarvoor een referentiestof. Je kunt bij het indentificeren van stoffen op papierchromatografie gebruikmaken van de Rf-waarde: $Rf-waarde = \frac{afstand \, van \, startlijn \, tot \, middelpunt \, van \, een \, vlek}{afstand \, van \, startlijn \, tot \, vloeistof \, front}$ Het metselwerk bevat kristalwater / gebonden water, dat vrijkomt wanneer de temperatuur te hoog wordt. Hierdoor veranderen de materiaaleigenschappen. Door de hoge temperaturen worden bindingen in het zouthydraat verbroken en splitst het zich in zout en water. In beide soorten polymeren komen benzeenringen voor met aromatische C-H bindingen die zorgen voor pieken die horen bij strekvibtraties bij 3100-3000 cm-1.Deze waarde is te vinden in BINAS Tabel 39B. De betreffende piek is afkomstig van de C = O , de estergroep in PET. Alleen in PET komt een C=O groep voor. Polystyreen bevat geen C=O groep. De onderzoekers maken afzonderlijke chromatogrammen van zuiver alfa-, bèta- en gamma-HBCD en bepalen de plaats van de pieken / de retentietijd van alfa-, bèta- en gamma-HBCD. De pieken van alfa-, bèta- of gamma-HBCD bevinden zich op dezelfde plaats / hebben dezelfde retentietijd als pieken afkomstig van het monster. Bij deze analysetechniek is de tijd die een stof in de kolom verblijt voordat hij bij de detector komt de bepalende factor. Deze tijd wordt de retentietijd genoemd. De volgende punten moeten duidelijk in het antwoord naar voren komen: Er moeten afzonderlijke chromatogrammen van zuiver alfa-, bèta- en gamma-HBCD gemaakt worden.Opmerking dat de pieken van alfa-, bèta- en gamma-HBCD zich op dezelfde plaats bevinden / dezelfde retentietijd hebben als pieken afkomstig van het monster.Hypothese 1 is niet in overeenstemming met de resultaten van het experiment. De respons / het piekoppervlak / de concentratie / de piekhoogte van gamma-HBCD neemt wel af, maar hierbij neemt de respons / het piekoppervlak / de concentratie / de piekhoogte van alfa-HBCD niet toe. Als het gamma-HBCD in alfa-HBCD omgezet zou worden, zou de concentratie met alfa-HBCD toenemen als de concentratie gamma-HBCD afneemt.Hypothese 2 is wel in overeenstemming met de resultaten van het experiment. De respons / het piekoppervlak / de concentratie / de piekhoogte van alfa-HBCD blijft constant en de respons / het piekoppervlak / de concentratie / de piekhoogte van gamma-HBCD neemt af. Dit kan worden veroorzaakt doordat gamma-HBCD wel wordt afgebroken door de lever en alfa-HBCD niet.Van Br komen in de natuur twee isotopen (79Br en 81Br in ongeveer gelijke hoeveelheden) voor. Hierdoor bestaan drie mogelijke combinaties van de isotopen in ionen. Combinatie 1: Br2- en 79BrCombinatie 2: 79Br en 81BrCombinatie 3: 81Br en Br2-Omdat de combinatie  79Br en 81Br op twee manieren gemaakt kan worden (manier 1: 79Br en 81Br en manier 2: 81Br en 79Br), is de piek bij m/z = 160 de hoogste piek. De piek is ongeveer twee keer zo hoog als de andere twee pieken. De molecuulmassa van HBCD bedraagt 642 g/mol. De massa van [M-H]- bedraagt 657 g/mol, dus de molecuulmassa van M bedraagt 658 g/mol. De massa is dus met 16 g/mol toegenomen, dit beteket dat een O atoom is opgenomen. De molecuulformule van het reactieproduct is dus C12H18Br6O. De stof lost iets beter op in water dan HBCD. Dit wijst erop dat in het molecuul een waterstofbrugvormende groep aanwezig is. In het molecuul is één O atoom aanwezig, dus er kan en OH-groep gevormd zijn. De reactievergelijking van reactie 2 in molecuulformules is: C19H14O5S + 4 Br2 🡪 C19H10Br4O5S + 4 HBrLet bij het opstellen van de reactievergelijking op de volgende punten: Br2 voor de pijl en HBr na de pijl, aangezien er in de opgave staat dat de reactie vergelijkbare eigenschappen heeft van een substitutiereactie. De elementenbans is juist, dus evenveel deeltjes aan de linkerkant van de pijl als aan de rechterkant van de pijl. Wanneergrondwatermonsters met een gehalte boven 10 massa-ppm worden gemeten (is er een tekort aan fenolrood en daardoor) kan niet alle bromide/broom reageren (tot broomfenolblauw). De uitkomst van de meting zal dan te laag zijn. Daarnaast kan er niet hoger worden gemeten dan 10 massa-ppm, dus je zal 10 massa-ppm meten, terwijl het werkelijke bromidegehalte hoger is. Om het massapercentage zuurstof in fenolrood te berekenen wordt gebruik gemaakt van de volgende formule: $\frac{molaire \, massa \, zuurstof}{molaire \, massa \, fenolrood} \times 100 \%$De molaire massa van fenolrood (C19H14O5S) $= (19 \cdot 12.01) + (14 \cdot 1.008) + (5 \cdot 16.00) + 32.06 = 354.362$ g/mol. De molaire massa van zuurstof in fenolrood $= 5 \cdot 16.00 = 80.0$ g/molHet massapercentage zuurstof in fenolrood is $\frac{80}{354.362} \cdot 100 \% = 22.6 \%$. Let op: afronden op drie significante cijfers!Uit de ijklijn is af te lezen dat bij een kleurintensiteit van 180 een waarde hoort van 3.1 massa-ppm. Het grondwatermonster is $(\frac{10.00}{2.00} = 5$ maal verdund. Dus het bromidegehalte is $3.1 \cdot 5 = 16$ massa-ppm. Let bij het uitvoeren van deze berekening op de volgende punten: De afgelezen waarde uit de ijklijn mag variëren tussen de 3.0 en de 3.2 massa-ppm. De verdunningsfactor is als volgt berekend: tijdens het experiment wordt er 2.00 mL grondwater gemengd met 8.00 mL gedestilleerd water. In totaal is dat 10.00 mL. Het grondwater is de geanalyseerde stof en daarvan is 2.00 mL gebruikt. De verdunningsfactor is dus $\frac{10.00}{2.00} = 5$Het eindantwoord moet afgerond worden op twee significante cijfers nauwkeurig, aangezien in de opgave ook twee significante cijfers staan.