Abiturprüfung 1998 (Bayern)

Chemie

als Leistungskursfach

LÖSUNG: Aufgabe III

  1.1 A = Anzahl der Nukelonen

A(Pa) = A(Pb) + 6 . 4
A(Pa) = 207 + 24
A(Pa) = 231

gesuchtes Isotop: 23191Pa

 
  1.2.1 Z = Anzahl der Protonen, N = Anzahl der Neutronen, A = Anzahl der Nukelonen

Berechnung des Massendefekts m:
m = Z . mp + N . mn - mPu
m = Z . mp + (Z-A) . mn - mPu
m = 94 . 1,007276u + 145 . 1,008665u - 239,00126u
m = 1,93911u

Berechnung der mittleren Kernbindungsenergie pro Nukleon E/A:
E = m . c2
E = m . 931,5 MeV/u
E = 1806,28 MeV
E / A = 1806,28 MeV : 239
E / A = 7,56 MeV

 
  1.2.2 Die Spaltung schwerer Kerne als auch die Verschmelzung sehr leichter Kerne liefert weil:
  1. kleine und schwere Kerne eine geringere mittlere Kernbindungsenergie pro Nukleon besitzen, d.h. zerlegt man auf hypothetischem Weg solche Kerne in die einzelnen Nukleonen, so wird dazu relativ wenig Energie benötigt.
  2. baut man nun aus diesen Nukleonen mittelschwere Kerne auf, so wird wegen der größeren mittleren Kernbindungsenergie pro Nukleon insgesamt mehr Energie frei, als der Schritt a) benötigt.
 
  2.1.1 Nucleophile Addition:

nucleophiler Angriff des Wassermoleküls auf das positiv polarisierte C-Atom der Carbonylgruppe, nach der Addition des Nucleophils: Stabilisierung durch Protonenwanderung.
 
  2.1.2 Ansäuerung
- bei Wasser: Protonierung der Carbonylgruppe positiv geladenes Carbonyl-C-Atom, das den nucleophilen Angriff erleichtert.
- bei Ammoniak: Das NH3-Molekül wird protoniert Ammoniumion (Kation!), welches nicht mehr als Nucleophil angreifen kann. Keine Addition des Ammoniumions.
 
  2.1.3 Geschwindigkeit der Additionsreaktion:

Aceton:
2 Methylgruppen 2 +I-Effekte, die die positive Polarisierung des Carbonyl-C-Atoms verringern dadurch wird der nucleophile Angriff erschwert.

Ethanal:
1 Methylgruppe, die die positive Polariiserung des Carbonyl-C-Atoms weniger stark verringert als beim Aceton.

Trichlorethanal:
3 Chloratome 3 -I-Effekte, die die positive Polarisierung des Carbonyl-C-Atoms erhöhen Erleichterung des nucleophilen Angriffs.

 
  2.2
 
  2.3
 
  3.1 Prinzip der Papierchromatographie (Verteilungs-Chromatographie)
Bei der Papierchromatographie handelt es sich um eine Flüssig-Flüssig-Chromatographie. Das im Cellulosegeflecht des Papiers verankerte Wasser (Hydrathüllen der Cellulosefasern) bildet die stationäre Phase, das aufsteigende Laufmittel ist die mobile Phase. Als Laufmittel verwendet man ein Lösungsmittel oder -gemisch, das mit der stationären Phase (hier Wasser) schlecht oder nicht mischbar ist, hier also ein eher unpolares Lösungsmittel, in dem sich aber die Testsubstanzen lösen müssen.

Der Verteilungskoeffizient K ist definiert als:

K ist abhängig von der Art des gelösten Saccharids und der Art der Phasen, also von der Löslichkeit der Saccharide in den beiden Phasen.

Bedingt durch die herrschenden Kapillarkräfte wandert die mobile Phase (Laufmittel und darin gelöste Saccharide) hoch und bewegt sich dabei über die stationäre Phase. Entsprechend dem Verteilungskoeffizienten verteilen sich verschiedene Saccharide zwischen der mobilen und der stationären Phase unterschiedlich. Diese Verteilungen in den beiden Lösungsmitteln finden sehr häufig an jeder Cellulosefaser statt (Gleichgewicht zwischen stationärer und mobiler Phase stellt sich an jedem Ort ständig neu ein). Je besser sich ein Stoff des zu trennenden Gemisches in der mobilen Phase löst, desto schneller wird er mit dieser transportiert.
Je nach Saccharid wandern diese unterschiedliche schnell und werden deshalb verschieden weit transportiert.
Je mehr sich die Saccharide in ihren Verteilungskoeffizienten unterscheiden, desto besser werden diese aufgetrennt.

 
  3.2 Glucose und Maltose können mit der Silberspiegelprobe sichtbar gemacht werden. Ihre cyclischen Halbacetalformen stehen mit der jeweiligen oxidierbaren offenkettigen Form (Aldehyd- oder al-Form) im Gleichgewicht. Die al-Form reduziert Silber(I)-ionen zu elementarem Silber, das sich schwarz abscheidet.


 
  3.3
 
  3.4 Co-Chromatographie: Chromatographie, bei der die Probe und die vermuteten Reinstoffe nebeneinander auf der Startlinie aufgetragen werden.
Vorteil: es müssen keine Standardbedingungen eingehalten werden, es herrschen gleiche Bedingungen für Probe und Reinstoffe identische Stoffe wandern gleich weit.
 
  4.1 reine Phasen:
- Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen,
- Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Fettmolekülen.
Mischung ist energetisch ungünstig, da sich zwischen den Wasser- und Fettmolekülen keine Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden.

Emulsion:
Amphiphile Seifenanionen sind grenzflächenaktiv. Beim Schütteln bilden sich Micellen aus (Fetttröpfchen, in die der lipophile Teil der Seifenanionen ragt, der hydrophile Teil der Seifenanionen befindet sich außerhalb der Fetttröpfchen), die sich abstoßen.

 
  4.2 Durch Zugabe von Natronlauge werden die Esterbindungen in den Fettmolekülen gespalten.
Hoher Verbrauch von NaOH viele Esterbindungen, die gespalten werden viele Fettmoleküle vorhanden Fettmoleküle besitzen kurzkettige Fettsäurereste.
© abiturloesungen.de, Dr. Gabriel Hetz, 2001