Høgskolen i Sør-Trøndelag Avdeling for lærer- og tolkeutdanning Skriftlig eksamen i Naturfag 1, NA130 A130-D 30 studiepoeng UTSATT EKSAMEN 08.01.10. Sensur faller innen 29.01.10. BOKMÅL Resultatet blir tilgjengelig på studentweb, første virkedag etter sensurfrist, d.v.s. 30.01.10. (se http://www.hist.no/content.ap?thisid=9427). Vi gjør oppmerksom på at frist for eventuelt å be om begrunnelse er 1 uke fra karakteren er bekjentgjort iht. lov om universiteter og høgskoler. Timer: 6 Hjelpemidler: Læreplaner i naturfag, tabeller i kjemi, lommeregner Informasjon: Alle oppgaver skal besvares, og dere må ha minst en deloppgave bestått for hver oppgave for at eksamen skal være bestått. Minst 50% av emnene i økologi, cellebiologi og genetikk og kjemi må også være bestått for at eksamen skal være bestått. Oppgavesettet er på i alt seks 6 sider inklusive vedlegg. Oppgave 1 (Økologi - 15 %) a) Ta utgangspunkt i ei myr, og forklar hva vi mener med produsenter, forbrukere og nedbrytere i dette økosystemet. Gi eksempler på organismer innen hver kategori. b) De tre viktigste jordtypene i Norge er podsol, brunjord og torv (sumpjord). Forklar hvordan brunjord blir danna og hvordan en brunjordsprofil ser ut. c) Hva mener vi med abiotiske faktorer og biotiske faktorer. Velg selv et bestemt økosystem og grei ut om de viktigste abiotiske faktorene i dette økosystemet. Oppgave 2 (Cellebiologi - 20 %) a) Hva legger vi i begrepene autotrof, heterotrof, kjemoautotrof og fotoautotrof? Hvilke organismer kan være autotrofe - kjemoautotrofe og fotoautotrofe og hvilke organismer er heterotrofe? b) Tegn en plantecelle og sett navn på de ulike celleorganellene. Forklar kort funksjonen til hver av disse, og hva som skiller planteceller fra dyreceller.
c) Hva er virus? Hvilke likhetstrekk/ulikheter har de i forhold til eukaryote og prokaryote celler. Hvordan ser livssyklusen ut for et typisk virus? d) Transport over cellemembraner kan skje som passiv transport eller aktiv transport. Forklar forskjellene mellom disse transportmetodene og ulike varianter av dem. e) Større molekyler som for eksempel proteiner, tas opp/skilles ut av cellen gjennom andre mekanismer. Hvilke mekanismer er dette snakk om? Oppgave 3 (Genetikk - 15 %) a) Tegn en figur, forklar ordene og sammenhengen mellom kromosom - gen - allel - DNA. b) Hos mais ligger genene for frøform og frøfarve på samme kromosom. Genene for farvet frø og glatt frø er fullstendig dominant overfor genene for henholdsvis blekt og rynket frø. Hunnblomstene på en maisplante som hadde vokst opp fra et frø som var farvet og glatt fikk overført pollen fra en plante som hadde vokst opp fra et frø som var blekt og rynket. Hvilke genotyper er det teoretisk mulig at de to nevnte planter hadde? Krysningen førte til dannelse av i alt 400 frø. Av disse var 194 farvete og glatte, 192 frø var bleke og rynkede, 7 frø var farvete og rynkede og 7 frø var bleke og glatte. Hvilke av de teoretisk mulige genotyper tyder disse tallene på at de kryssete planter hadde? Hvilke andre konklusjoner kan trekkes av de fremkomne fenotyper og antall? c) En albino er en person som mangler farvetoff (pigment) i huden, og som derfor er bleik og har hvitt hår. Denne egenskapen skyldes en recessiv genutgave. En albino mann skal ha barn med en normalt pigmentert kvinne. En av kvinnens foreldre var albino. Forklar, ved hjelp av et krysningsskjema hvor stor sjanse de har for å få et barn som er albino De får til sammen tre barn. Hva slags genotyper kan disse barna ha? Noen i denne familien er bærere. Hvem? Oppgave 4 (25 %, kjemi atomer, forbindelser og bindinger ) Daltons atomteori er oppsummert slik i J. Sire Chemica : 1. Hvert grunnstoff er sammensatt av ekstremt små partikler atomer. 2. Alle atomer av et grunnstoff er identiske. 3. Atomer av forskjellige grunnstoffer har forskjellige egenskaper for eksempel forskjellig masse. 4. Atomer av et grunnstoff kan ikke forandres til atomer av et annet grunnstoff i en kjemisk reaksjon. Atomer kan ikke skapes eller forsvinne. 5. Forbindelser dannes når atomer fra mer enn et grunnstoff kombineres. 6. I en gitt forbindelse er atomene som inngår og deres relative antall konstant.
a) I radioaktive reaksjoner sendes partikler ut fra kjernen i et grunnstoff. Antall protoner i kjernen endres vanligvis i slike reaksjoner. Utsending av partikler fra kjernen foregår til det dannes en stabil isotop. I sola foregår det prosesser der det dannes heliumkjerner fra hydrogenkjerner. Drøft sannhetsinnholdet i punkt 1-4 i Daltons atomteori ut fra opplysningene over og ditt kjennskap til grunnstoffer, atomets bygning, isotoper og atommasser. b) Daltons punkt 5 og 6 omhandler kjemiske forbindelser. i) Hva ligger i påstandene til Dalton? ii) Kjemiske forbindelser kan være molekylforbindelser eller salter. Forklar hva en molekylforbindelse og et salt er. Ut fra plassering i periodesystemet og elektronegativitetsverdier (tabeller i vedlegg) hvilke av forbindelsene under mener du vil være salter og hvilke vil være molekylforbindelser? 1) CO 2 2) KCl 3) HCl 4) SO 3 5) PbI 2 6) CH 4 Begrunn svarene! c) Ioniseringsenergi er også et sentralt begrep i kjemien. Tabellen over ioniseringsenergier i vedlegget viser første (I 1 ), andre (I 2 ) og tredje (I 3 ) ioniseringsenergi for stoffene i gruppene 1, 2, 13 18 (hovedgruppene) i periodesystemet. 1) Forklar den store forskjellen det er mellom I 2 og I 3 i gruppe 2 (Be Sr), og hvorfor ioniseringsenergiene avtar nedover i gruppen. 2) Forklar hvorfor ioniseringsenergien, med enkelte unntak, øker fra venstre til høyre i en periode for I 1 og I 2, mens den for I 3 er stor i gruppe 1 og 2, liten i gruppe 13 for så å øke igjen videre mot høyre i periodesystemet. d) Elektronegativitet og ioniseringsenergi sier noe om grunnstoffenes evne til å reagere, blant annet om hvilke type kjemiske bindinger som dannes når ulike grunnstoffer reagerer. Gi en skjematisk oversikt over hovedtypene av kjemiske bindinger vi finner mellom atomer, ioner og molekyler (intra og intermolekylære) og forklar kort hva som kjennetegner dem. Oppgave 5 (Reaksjonstyper - 10 %) Kjemiske reaksjoner er vidt utbredt i naturen. Ingen kjemisk fabrikk så komplisert og ordner så mange reaksjoner som en levende organisme. Mange av stoffene i naturen går i kretsløp gjennom blant annet reaksjoner i levende organismer. Figuren under viser nitrogenets kretsløp ut fra oksidasjonstall:
a) Forklar hva som ligger i begrepet oksidasjonstall, hva oksidasjonstall brukes til, og hvilken reaksjonstype begrepet er knyttet til. b) Nitrogen danner mange ikke - ioniske forbindelser med blant annet oksygen. Sett navn på de ikke ioniske forbindelsene i nitrogenkretsløpet over. c) Ved anaerobe forhold (ikke oksygen tilstede) kan NO 3 - brukes som oksygenkilde i celleåndingen hos enkelte bakterier. Samlereaksjonen for denne prosessen er: NO 3 - + 2 CH 2 O + 2 H + NH 4 + + 2 CO 2 + H 2 O Bruk figuren over, og vis ved hjelp av oksidasjonstall eller delreaksjoner at denne reaksjonen er balansert. d) En av reaksjonene i nitrogenkretsløpet er en syre - basereaksjon. Definer begrepene syre og base, og forklar hva som skjer i en syre basereaksjon. Bruk gjerne et eksempel. e) Hvilke av reaksjonene under er syre - basereaksjoner: 1) 2 KClO 3(s) 2 KCl (s) + 3 O 2(g) 2) NH 3(g) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) 3) CaCO 3(s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) Ca(HCO 3 ) 2(aq) Begrunn svarene, og forklar hva symbolene s, l, g, aq står for. Oppgave 6 (Organisk kjemi 15 %) a) Utslipp av olje fra boreplattformer til sjøs og tankskip har ført til mange miljøkatastrofer. Olje hører med til hydrokarbonene. Forklar hva hydrokarboner er, og hvordan vi deler dem inn i tre hovedgrupper. b) Bilbensin er en blanding av ulike hydrokarboner hvor de fleste har mellom 5 og 10 C-atomer. Oktantall er et sentralt begrep når det gjelder bensin. Rette hydrokarboner gir lavt oktantall mens grenete og sykliske forbindelser gir høyere oktantall. For å høyne oktanttallet brukes en rekke prosesser. Reaksjoner fra en av disse prosessene er tatt med under.
Sett navn på de to stoffene i reaksjonen under. Stoffene har samme molekylformel, C 5 H 12, men ulik bygning. Hva slags forbindelser er de (i forhold til hverandre)? CH 3 - CH 2 - CH 2 CH 2 - CH 3 CH 3 - CH CH 2 - CH 3 CH 3 c) Br 2 og I 2 kan reagere med visse hydrokarboner. Hva er forutsetningen for at en slik reaksjon skal skje? Hva blir sluttproduktet hvis vi enten lar brom (Br 2 ) reagere med propen eller iod (I 2 ) reagere med propyn. Skriv reaksjonslikningen med strukturformler og sett navn på sluttproduktet. d) I en organisk reaksjon kan alkoholen 2 butanol reagere med svovelsyre og danne butener etter reaksjonslikningen: CH 3 CHCH 2 CH 3 CH 3 CHCHCH 3 + CH 2 CHCH 2 CH 3 + H 2 O OH Hva slags reaksjonstype er dette et eksempel på? Kan ett eller begge reaksjonsproduktene danne isomerer? I så fall hvilke tegn og sett navn på isomerene. e) 2 butanol kan også reagere med saltsyre (HCl). Det skjer etter reaksjonslikningen: CH 3 CHCH 2 CH 3 + HCl CH 3 CHCH 2 CH 3 + H 2 O OH Cl Hva slags reaksjonstype er dette et eksempel på? Hva er navnet på produktet i denne reaksjonen?
Vedlegg i kjemi Periodesystemet Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, 1998. Elektronegativitet Hentet fra: Jan Sire (1995): Chemica, Fagbokforlaget