Extra oefenopgaven Inleiding Scheikunde voor anesthesiemedewerkers en operatieoperatie-assistenten i.o. voorjaar 2008
1.
Geef van de volgende stoffen de chemische formule; geef ook aan tot welke categorie ze behoren (atomair, moleculair, metaal of zout) en – met verklaring – wat hun fase bij kamertemperatuur is (gas, vloeistof, vast).
a) b) c) d) e) f)
neon calciumoxide chloor methanol bariumchloride koper
2.
De pH van Euroshopper sinaasappelsap is 3. Wat is de concentratie H3O+ in dit brouwsel?
3.
Bereken het massapercentage koolstof in diethylether (CH3-CH2-O-CH2-CH3).
4.
Diarree kan leiden tot a) metabole acidose b) metabole alkalose c) respiratoire acidose d) respiratoire alkalose Geef een verklaring.
5.
Hoeveel mol natriumionen vinden we in 2,4 mol natriumsulfaat (Na2SO4)? Hoeveel mol natriumionen vinden we in 2,4 gram natriumsulfaat?
6.
Hoeveel protonen, neutronen en elektronen hebben de volgende deeltjes:
a) b) c) d)
4
7.
Men lost 0,71 gram Ba(OH)2 op in 3 L water. Wat wordt de pH van dit sapje?
He Al3+ 13 C 32 2S 27
8.
Hieronder staat de structuurformule van diazepam (valium). H3C
O
N
N
Cl
diazepam
a) b)
Geef de molecuulformule van diazepam. Met hoeveel gram komt 0,2 mol diazepam overeen? H3C
N N
N
Cl
F
midazolam
Bij toepassing als slaapmiddel kent diazepam een zeer lange werkingsduur. Een broertje van diazepam, midazolam, is daarentegen slechts zeer kort (maar wel snel en krachtig) werkzaam. Dit hangt samen met de chemische verschillen tussen beide stofjes. Midazolam wordt in de bloedbaan geïnjecteerd in een oplossing met pH = 3. Bij deze pH heeft midazolam de volgende structuur: H+
H3C
N N
Cl
N F
midazolam-H
c) d) e)
+
Hoeveel mol H3O+ bevindt zich in 1,5 mL van een oplossing met pH = 3? Waarom moet de pH van een midazolamoplossing betrekkelijk laag zijn? Hoe verklaar je dan de korte inwerktijd van midazolam?
Antwoorden oefenopgaven oefenopgaven 1.
Geef van de volgende stoffen de chemische formule; geef ook aan tot welke categorie ze behoren (atomair, moleculair, metaal of zout) en – met verklaring – wat hun fase bij kamertemperatuur is (gas, vloeistof, vast).
a) neon Ne, bestaat uit losse atomen dus een atomaire stof; de enige krachten tussen de deeltjes zijn vanderwaalskrachten; deze zijn zwak dus zal Ne een laag kookpunt hebben: GAS b) calciumoxide CaO, calcium staat in kolom 2 van het PS, dus kan 2 elektronen kwijtraken voor edelgasconfiguratie; zuurstof staat in de tweenalaatste kolom dus kan 2 el opnemen. Positief metaalion en negatief niet-metaalion, dus zout. Aantrekkingskracht tussen positieve en negatieve deeltjes is erg sterk: VAST c) chloor Cl2, deze zitten met z’n tweeën aan elkaar vast, daarom moleculen. Klein molecuul met alleen vanderwaalskrachten, dus makkelijk te overwinnen: GAS d) methanol CH3OH, moleculen. Polaire C-O en O-H binding, daardoor δ+ en δ- gedeelte en sterkere krachten tussen de moleculen dan bijv. bij methaan: daarom VLOEIBAAR e) bariumchloride BaCl2, want chloor wil maar één elektron opnemen. Positieve metaalionen en negatieve niet-metaalionen dus zout. Elektrostatische krachten (tussen + en -) die moeilijk te overwinnen zijn: VAST f) koper metaal, sterke krachten tussen de deeltjes dus VAST 2.
De pH van Euroshopper sinaasappelsap is 3. Wat is de concentratie H3O+ in dit brouwsel? pH = - log [H3O+] komt overeen met [H3O+] = 10–pH. 3 invullen geeft [H3O+] = 10-3 M = 1 mmol per liter. 3. Bereken het massapercentage koolstof in diethylether (CH3-CH2-O-CH2-CH3). Massa% = (massa deel / massa geheel) vermenigvuldigd met 100%. De molecuulmassa van diethylether is 4 (C) × 12 + 1 (O) × 16 + 10 (H) × 1 = 74u. Daarvan komt 4×12 = 48u voor rekening van koolstof. Het massapercentage C is dan (48/74)×100% = 65%. 4.
Diarree kan leiden tot a) metabole acidose b) metabole alkalose c) respiratoire acidose d) respiratoire alkalose Geef een verklaring. A. Bij diarree kan er door de darmen onvoldoende HCO3- (de base in de belangrijkste bloedbuffer) worden geabsorbeerd; daardoor gaat er veel HCO3- verloren en wordt de concentratie CO2 (H2CO3) naar verhouding te hoog, dus acidose. Deze heeft een metabole oorzaak, geen respiratoire (ademhaling).
5. Hoeveel mol natriumionen vinden we in 2,4 mol natriumsulfaat (Na2SO4)? Mol is gewoon een teleenheid. 2,4 mol Na2SO4 deeltjes bevat, als we alle deeltjes los tellen, natuurlijk twee keer zoveel, dus 4,8 mol, natriumionen. Hoeveel mol natriumionen vinden we in 2,4 gram natriumsulfaat? Nu moeten we eerst nog even mbv de molmassa grammen omrekenen naar mol. De molmassa van Na2SO4 bedraagt 2×23 + 32 + 4×16 = 142 g. Kijken naar de eenheden leert ons dat we moeten delen door de molmassa. 2,4/142 = 0,0169 mol = 16,9 mmol. Twee keer zoveel natriumionen geeft 0,0338 mol = 33,8 mmol. 6. Hoeveel protonen, neutronen en elektronen hebben de volgende deeltjes: Aantal protonen = atoomnummer; aantal neutronen = atommassa – atoomnummer; aantal elektronen is bij neutrale deeltjes gelijk aan het atoomnummer. 4 a) He atoomnr 2, dus 2p. atoommassa 4 dus ook 2n. neutraal, dus ook 2e 27 3+ b) Al atoomnr 13, dus 13p. atoommassa 27 dus 14n. Lading 3+ betekent 3e te kort: 10e 13C c) 6p, 7n, 6e 32 2d) S 16p, 16n. Lading 2- betekent 2e te veel: 18e 7. Men lost 0,71 gram Ba(OH)2 op in 3 L water. Wat wordt de pH van dit sapje? Terugredeneren: pH kunnen we pas berekenen als we [H3O+] weten. Aangezien we een basische oplossing (OH-) hebben, kunnen we [H3O+] niet zomaar bepalen en moeten we via de pOH werken. Voor de pOH hebben we [OH-] nodig. Daarvoor moeten we de concentratie Ba(OH)2 berekenen. Concentratie is hoeveelheid per volume-eenheid. De volume-eenheid is hier 3 L, dus hoeven we alleen nog maar uit te vinden welke hoeveelheid Ba(OH)2 in mol overeenkomt met 0,71 g. Daarvoor gebruiken we de molmassa. Vanaf het begin: 0,71 g Ba(OH)2 / 171 = 0,00415 mol bariumhydroxide. In ieder deeltje bariumhydroxide zitten twee deeltjes OH-. Daarom 0,00830 mol OH-. Dit gaat in 3 L, dus delen door 3: 0,00277 M, of 2,77 mM OH-. Neem hiervan de negatieve logaritme en je krijgt pOH = 2,56. pH = 14 – pOH = 11,44. 8.
Hieronder staat de structuurformule van diazepam (valium).
a) Geef de molecuulformule van diazepam. C16H13ClN2O b) Met hoeveel gram komt 0,2 mol diazepam overeen? 0,2 mol * 284,7 g/mol = 56,9 gram c) Hoeveel mol H3O+ bevindt zich in 1,5 mL van een oplossing met pH = 3? H3O+-conc. is 10-3 molair = 1 mmol per liter, zodat in 1,5 mL dan 1,5 micromol zit
d) Waarom moet de pH van een midazolamoplossing betrekkelijk laag zijn? Geen OH of NH-groepen in midazolam; de stof kan daarom alleen maar wateroplosbaar worden als er ionen worden gevormd. Eén van de stikstofatomen kan een H+ binden; er ontstaat een – N+H – in de structuur, waarbij de stof als geheel een lading krijgt en daardoor in water oplost. e) Hoe verklaar je dan de korte inwerktijd van midazolam? Als het midazolam eenmaal in de bloedbaan opgenomen is, komt het in een milieu terecht met pH > 7. Het stikstofatoom laat dan de H+ los, en de stof als geheel is niet goed meer wateroplosbaar. Midazolam wordt dan goed opgenomen in vetweefsel, en komt daardoor gemakkelijk in de hersenen terecht (bloed-hersenbarrière).
Copyright © 2007 Ruben E. A. Musson - Nadruk verboden. Centraal Klinisch Chemisch Laboratorium Leids Universitair Medisch Centrum e-mail:
[email protected]
