EKSAMENSPPGAVE Eksamen i: Kje-6003 Dato: Tirsdag 10. desember 2013 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Åsgårdsveien Tillatte hjelpemidler: Kalkulator, ppgavesettet er på 5 sider inklusiv forside Kontaktpersoner under eksamen: Annette Bayer, Telefon: 958 84203 (ppg. 1-3) Jørn H. Hansen, Telefon: 407 68633 (ppg. 4-6)
ppgave 1 (10 p) a) Tegn tre isomere av tetrametylbenzen (C 10H 14). b) Hva slags type isomere er disse i forhold til hverandre? c) Proton NMR spektrene av isomerene er vist nedenfor. Angi hvilken struktur som tilhører hvilket spektrum. Begrunn svaret. (Hint: Bruk det dere kan om ekvivalente atomer/grupper. Alle signaler består av en eller flere singletter.) UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 2
ppgave 2 (20 p) a) En student utførte en acyleringsreaksjon for a framstille acyl ferrocen fra ferrocen. Studenten veier inn 1.5 g ferrocen og isolerer 1.3 g rent acyl ferrocen etter opparbeiding av reaksjonen. Beregn utbytte for reaksjonen i prosent! (Atomvekt: Fe 55.84; C 12.01, H 1.00, 16.00) Fe Fe b) I organisk kjemi beskrives reaksjonsmekanismer ved hjelp av bøyde piler. Hva symboliserer disse pilene? c) Reagenser som kan brukes til reaksjonen under a) er acetyl klorid og aluminium triklorid. Hva heter reaksjonen? Skriv en sannsynlig mekanisme for reaksjonen. d) Hvordan kan acetyl ferrocen renses fra ferrocen etter endt reaksjon? Forklar prinsippene som gjør at metoden du valgte kan separere stoffene. ppgave 3 (20 p) Fyll inn manglende reagenser eller produkt. a) H Cl b) Et LiAlH 4 c) H H d) NEt 2 NEt 2 Cl MeH e) f) g) HBr H h) UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 3
NH 2 NH 3 Cl i) H j) H PCC ppgave 4 (10 p) Instrumentelle feil og kalibrering a) På målskivene A-D under har 4 personer forsøkt å treffe blink i en skytekonkurranse. For hvert resultat, indikér om det er presist/upresist og nøyaktig/unøyaktig. I tillegg, indikér hvorvidt hvert resultat kan skyldes systematiske feil, tilfeldige feil eller ingen av delene. A B C D b) En 5 ml pipette skal kalibreres. Man måler følgende vannvolum i ml for pipetten i 5 målinger: 5,0104 5,0048 5,0081 4,9876 4,9960 Beregn middelverdien av det målte pipettevolumet. Standardavviket s for datasettet er på 0,0094 ml. Hvis man antar at 3s gir et bra estimat på et 99% konfidensintervall, sett opp pipettens middelverdi med 99% konfidensintervall. Er pipetten nøyaktig? (begrunn kort) Er pipetten presis? (begrunn kort) ppgave 5 (25 p) Spektrofotometri og titrering a) Skriv ned Lambert-Beers lov og definer alle størrelsene i ligningen. b) Hvorfor følger løsninger med høy konsentrasjon av absorberende komponent ofte ikke Lambert-Beers lov? c) Man ønsker å kvantifisere jern(ii)-innholdet i ulike vannprøver og har valgt å analysere problemet vha spektrofotometri. Jern(II) kan kvantitativt komplekseres med fenantrolin, som gir et dypt rødfarget kompleks (λ max = 509 nm) egnet for spektrofotometrisk analyse. Flere løsninger med ulike konsentrasjoner ble analysert ved 509 nm bølgelengde med en 1,25 cm tykk kyvette for å lage en standardkurve. Resultatene ble plottet i Excel og følgende figur ble oppnådd etter lineær UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 4
regresjonsanalyse (y-aksen er målt absorbans ved 509 nm, x-aksen er konsentrasjon av Jern (II) i M). Hva kan du si om korrelasjonen i datasettet? (begrunn dette). Beregn så den molare absorpsjonskoeffisienten til Jern(II)-phenantrolin komplekset (med benevninger). 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 y = 10664x - 0.0006 R² = 0.99984 0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0001 d) En vannprøve ble analysert vha metoden utviklet i c) og man kunne måle en absorbans på 0.451. Hva var konsentrasjonen av Jern(II) i vannprøven? e) I titrimetriske analyser, hva er en primær og en sekundær standard? I redokstitreringer med permanganat brukes natrium oksalat (MW=134,20 g/mol) som primær standard. Hvor mye natrium oksalat må veies ut hvis man ønsker å lage en 1,00 M 500 ml primær standardløsning? f) Permanganattitrering ble benyttet for å kvantifisere Jern(II)-innholdet i en annen vannprøve (Se ligning under). Hva blir redusert og hva blir oksidert i reaksjonen? Det ble brukt 45,3 ml av 0,023 M KMn4 i titreringen til ekvivalenspunktet. Hvor mye jern(ii) inneholdt prøven? Mn 4 + 5Fe 2+ + 8H + è Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4H 2 ppgave 6 (15 p) Kromatografi og massespektrometri a) Nevn to hovedtyper av kromatografi og forklar veldig kort separasjonsprinsippene for disse. b) Skissér og forklar prinsippene for gasskromatografi. Hvordan kan man identifisere hvilket stoff som representerer hver topp i kromatogrammet? Hva er retensjonstid? c) Skissér og forklar prinsippene for massespektrometri. Nevn også potensielle bruksområder for metoden. Lykke til! Annette og Jørn UiT / Postboks 6050 Langnes, N-9037 Tromsø / 77 64 40 00 / postmottak@uit.no / uit.no 5