Dit examen is verwerkt in een arrangement, waarbij de oefening centraal staat.
De antwoorden op de open vragen kun je invullen, zodra je op de knop 'controleer antwoord' drukt, worden de mogelijke antwoorden onder het kopje 'Uitleg' zichtbaar.
Bij de vragen waarbij een berekening wordt gevraagd, kun je het antwoord invullen in de invulbalk. Als je nu op de knop 'controleer antwoord' drukt, krijg je tekst 'Goed' te zien, als het antwoord juist is. Zo niet dat wordt aangegeven dat het antwoord 'fout' is en gelijktijdig zie je de juiste oplossing.
Bij vragen met 2 of meer punten is aangegeven met bolletjes wat de goede deelantwoorden zijn. Op deze manier kun je zelf een inschatting maken van de score die je antwoord oplevert.
De open vragen kun je ook op een stuk papier maken en vervolgens op de knop 'controleer antwoord' drukken. Je kunt dan ook zien of je antwoord goed is.
Als je (type)fouten in het examen opmerkt, of de uitleg bij een bepaalde opgave onvoldoende vindt, dan verzoek ik je een e-mail te sturen naar dicknaafs@live.nl
Dick Naafs, oud-docent scheikunde
Kiwi-kwarktaart
Hiske wil haar vader verrassen met een heerlijke kwarktaart met kiwi. Deze kwarktaart maakt zij met behulp van een kant-en-klaarpakket, dat een ‘bodemmix’ en een ‘taartmix’ bevat. Met de taartmix, kwark, slagroom en water maakt Hiske een luchtig mengsel dat zij op de taartbodem schenkt. Ze plaatst de taart vervolgens in de koelkast om op te stijven. Net voor het serveren versiert ze de taart met plakjes kiwi.
In het kwarkmengsel wordt slagroom gebruikt. Slagroom is een emulsie van voornamelijk water en vet. Ook is een stof aanwezig die dit mengsel stabiel houdt (ontmengen voorkomt). Een molecuul van een vet dat in slagroom kan voorkomen is in figuur 1 in structuurformule weergegeven. In dit molecuul is een molecuul glycerol veresterd met een molecuul oliezuur, een molecuul palmitinezuur en één ander molecuul.
De taartmix bevat gelatine. Gelatine is in water oplosbaar en bestaat uit eiwitten. Bij dalende temperatuur vormen de eiwitmoleculen met behulp van waterstofbruggen een netwerkachtige structuur. Daarbij worden andere stoffen in het kwarkmengsel ingesloten en ontstaat een stevig geheel.
De fabrikant van het kant-en-klaarpakket waarschuwt dat verse kiwi niet door het kwarkmengsel moet worden geroerd. De taart kan dan niet opstijven en zal bovendien bitter gaan smaken. Kiwi bevat namelijk het enzym actinidase, dat vrijkomt wanneer verse kiwi wordt gesneden of gepureerd. Dit enzym verbreekt peptidebindingen in eiwitten.
Kwark en slagroom bevatten eiwitten, zoals het eiwit caseïne. Daaruit kunnen door actinidase aminozuren worden afgesplitst. Sommige aminozuren, zoals valine, hebben een bittere smaak. In figuur 2 is de structuurformule van het uiteinde van een molecuul caseïne weergegeven. In dit eiwitfragment komen de aminozuren isoleucine en valine voor. Bij de hydrolyse van de peptidebinding tussen deze twee aminozuren ontstaat het bitter smakende valine.
Wijn zonder droesem
In wijn kan bij lage temperaturen een bezinksel ontstaan dat ‘droesem’ wordt genoemd. Droesem bestaat voornamelijk uit onopgeloste zouten zoals kaliumwaterstoftartraat en calciumtartraat. Deze stoffen worden gevormd uit wijnsteenzuur (C4H6O6) dat in de wijn aanwezig is. De structuurformule van wijnsteenzuur is weergegeven in figuur 1. Een molecuul wijnsteenzuur kan in oplossing achtereenvolgens twee H+ ionen afstaan, waarbij eerst het waterstoftartraation en vervolgens het tartraation ontstaat.
Om droesemvorming te voorkomen, moeten de ionen waaruit de droesem kan ontstaan, worden verwijderd uit de wijn. Hiervoor kan men de wijn behandelen door middel van elektrodialyse. Bij dit proces stroomt de wijn tussen twee typen membranen, terwijl aan de andere kant van elk membraan water stroomt. Een membraan is een dun vlies dat twee ruimtes van elkaar scheidt. Haaks op de stroomrichting van de vloeistof is een verschil in spanning aangelegd. Hierdoor verplaatsen de ionen zich door de membranen vanuit de wijn naar het water zoals vereenvoudigd is weergegeven in figuur 2. In deze figuur is een gedeelte uit het midden van een lange serie aaneengeschakelde cellen weergegeven.
Tijdens de elektrodialyse volgt men het proces door regelmatig het geleidingsvermogen van de wijn te meten. Wanneer daaruit blijkt dat droesemvorming voldoende is voorkomen, stopt men de elektrodialyse.
Kunsttranen
Traanvocht beschermt het oogoppervlak tegen uitdroging. Een tekort aan traanvocht kan een pijnlijk en branderig gevoel veroorzaken. Deze symptomen kunnen worden bestreden met kunstmatig traanvocht uit een druppelflesje, de zogenoemde kunsttranen. Kunsttranen bevatten een bevochtigingsmiddel dat het eigen traanvocht dikker maakt en uitdroging van het hoornvlies voorkomt. Als bevochtingingsmiddel worden carbomeren gebruikt. Carbomeren zijn stoffen die worden gevormd door additiepolymerisatie van acrylzuur met een stof die voor dwarsverbindingen zorgt, een zogenoemde crosslinker. Een voorbeeld van een crosslinker die wordt gebruikt bij de productie van carbomeren is TAPE. De structuurformules van acrylzuur en TAPE, evenals een schematische weergave van een gedeelte van een mogelijk carbomeermolecuul, zijn weergegeven in figuur 1.
Een bepaald soort kunsttranen wordt gemaakt uit een mengsel dat voornamelijk uit water en een klein beetje carbomeer bestaat. Dit mengsel heeft echter een te hoge concentratie H+ ionen (pH = 3,7) om in de ogen te druppelen. Daarom is aan het mengsel ook natriumhydroxide toegevoegd, zodat de pH van de kunsttranen gelijk is aan de pH van natuurlijk traanvocht (pH = 7,3).
Bij pH = 7,3 is het merendeel van de carboxylgroepen omgezet tot ‘carboxylaat’groepen (R–). Het carbomeer zwelt daardoor op. Het waterbindend vermogen van het geïoniseerde carbomeer is hoger dan wanneer dit carbomeer carboxylgroepen bevat. In figuur 2 is een gedeelte van een geïoniseerd carbomeerdeeltje in een zoutoplossing schematisch weergegeven.
In het opgezwollen carbomeer zijn de carboxylaatgroepen gehydrateerd. Op de uitwerkbijlage is de detailweergave uit figuur 2 nogmaals weergegeven.
Hybrideauto
Hybrideauto’s zijn uitgerust met zowel een benzine- als een elektromotor. Afhankelijk van de rijomstandigheden wordt de auto aangedreven door de elektromotor, door de benzinemotor of door beide motoren tegelijkertijd. De benzinemotor wordt aangedreven door de verbranding van benzine. Een batterij levert de elektrische energie die nodig is om de elektromotor aan te drijven. De combinatie van deze twee motoren zorgt ervoor, dat het benzineverbruik van een hybrideauto lager is dan van een benzineauto. Hierdoor is de uitstoot van CO2 door de hybrideauto lager en komen er ook minder andere ongewenste stoffen vrij.
Een voorbeeld van een hybrideauto is de Toyota Prius. Om aan te geven hoe ‘schoon’ deze auto is, geeft Toyota de volgende tabel met gegevens over het benzineverbruik en de CO2 uitstoot.
Verbruik CO2
4,0 92
L/100 km g/km
In de Toyota Prius is de batterij een nikkel-metaalhydride-batterij, afgekort NiMH-batterij. De ene elektrode (A) van de NiMH-batterij is gemaakt van nikkel-oxyhydroxide, NiO(OH). De andere elektrode (B) bestaat uit een metaalhydride. Het metaalhydride wordt weergegeven met MH. De elektrolyt in een NiMH-batterij is een KOH-oplossing. Wanneer de batterij stroom levert, vinden in de NiMH-batterij de volgende halfreacties plaats:
elektrode A: NiO(OH) + H2O + e– → Ni(OH)2 + OH–
elektrode B: MH + OH– → H2O + M + e–
In een handleiding van de Toyota Prius staat onder andere de volgende informatie:
Bij afnemende snelheid, zoals bij afremmen, zet de auto bewegingsenergie om in elektrische energie waarmee de batterij wordt opgeladen.
Power-to-gas
Windmolens en zonnepanelen produceren soms meer stroom dan via het elektriciteitsnet kan worden afgenomen. Door gebruik te maken van ‘power-to-gas’-techniek kan deze energie worden opgeslagen. De elektrische energie wordt dan omgezet tot chemische energie die in de vorm van een brandbaar gas wordt opgeslagen. Deze techniek is in onderstaand tekstfragment beschreven.
tekstfragment
In het tekstfragment zijn drie chemische processen beschreven:
− elektrolyse;
− methanisering;
− vergassing.
Bij de methanisering (regels 3 tot en met 5) wordt waterstof exotherm omgezet tot methaan volgens:
4 H2 (g) + CO2 (g) → CH4 (g) + 2 H2O (g)
Bij de vergassing (regels 8 tot en met 10) wordt vaste biomassa bij hoge temperatuur omgezet tot voornamelijk synthesegas. Dit kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor de productie van vloeibare koolwaterstoffen.
Hieronder zijn de processen die zijn beschreven in het tekstfragment, schematisch en vereenvoudigd weergegeven. Dit schema is onvolledig. Bij de stofstromen A t/m G ontbreken de namen.
Bij het power-to-gas-proces wordt waterstof omgezet tot methaan. Beide gassen kunnen dienen als brandstof. Men kan zich afvragen of de methanisering in de context van duurzaamheid wel zinvol is voor de opslag van energie.
Spinazie
Spinazie is een bladgroente met een donkergroene kleur. Deze kleur wordt vooral veroorzaakt door vier pigmenten: chlorofyl-a, chlorofyl-b, β-caroteen en luteïne. Verse spinazie bevat 93,0 massaprocent water. Het overige deel is ‘drooggewicht’. Het gehalte chlorofyl-a is 6,48 gram per 1,00 kilogram drooggewicht.
Behalve verse spinazie is ook diepvriesspinazie te koop. Diepvriesspinazie wordt gemaakt door verse spinazie direct na de oogst te wassen, te verhitten en in te vriezen. Hierbij kan (een deel van) de spinazie verkleuren doordat chlorofyl-a en chlorofyl-b omgezet worden tot feofytine-a en feofytine-b. De kleurverandering hangt af van de temperatuur en de duur van de warmtebehandeling, maar ook van de pH.
In figuur 1 zijn de structuurformules van chlorofyl-a en feofytine-a schematisch weergegeven. Met behulp van deze structuurformules is de reactievergelijking van de omzetting van chlorofyl-a af te leiden. Hierbij reageert chlorofyl-a met waterstofionen tot feofytine-a en magnesiumionen.
Hieronder is een voorschrift weergegeven waarmee door middel van dunne-laag-chromatografie de aanwezigheid van de pigmenten kan worden onderzocht.
stap 1 Wrijf een mengsel van 0,50 gram spinazie, 0,50 gram watervrij magnesiumsulfaat en 1,0 gram zand zo fijn mogelijk.
stap 2 Doe dit mengsel in een reageerbuis. Voeg 2,0 mL aceton toe en schud stevig.
stap 3 Wacht tot de vaste stof naar de bodem is gezakt.
stap 4 Breng met een pipet een klein beetje van de heldere, groene vloeistof aan op de startlijn van een dunne-laagplaat.
stap 5 Plaats de dunne-laagplaat in een afsluitbare bak met een laagje loopvloeistof. Gebruik hiervoor een mengsel van petroleumether, cyclohexaan, ethylacetaat, aceton en methanol. Sluit de bak.
stap 6 Haal na verloop van tijd de dunne-laagplaat uit de bak en geef direct met een potlood aan waar het vloeistoffront is gekomen.
Tijdens stap 1 gaan de cellen in de spinazie kapot en komt de celinhoud vrij. Deze celinhoud bestaat voornamelijk uit water dat met het magnesiumsulfaat reageert tot het zouthydraat MgSO4.7H2O.
Bij stap 2 en bij stap 3 wordt een scheidingsmethode gebruikt.
Nick en Simon voeren het voorschrift uit. Ze gebruiken zowel verse spinazie als diepvriesspinazie. Nadat ze van beide een beetje vloeistof hebben aangebracht op de startlijn, verkrijgen ze het chromatogram. Dit chromatogram is afgebeeld in figuur 2. Hierbij zijn de startlijn, het vloeistoffront en de vlekken van luteïne aangegeven.
Bij dunne-laagchromatografie wordt het begrip Rf-waarde gebruikt.
Onder de Rf-waarde wordt verstaan:
Rf = \(\frac{de\: door \:de \:stof\: afgelegde\: afstand }{afstand\: tussen\: startlijn\: en \:vloeistoffront }\)
Simon berekent met behulp van het chromatogram de Rf-waarde van luteïne. Deze Rf-waarde verschilt van de Rf-waarde in Binas-tabel 73. Dat verbaast Simon helemaal niet. Hij zegt: “De oplosbaarheid van luteïne in de loopvloeistof is bij onze proef anders.” Nick zegt: “Dat hoeft niet zo te zijn, de Rf-waarde kan ook anders zijn doordat een andere stofeigenschap verschilt.”
Het arrangement Examen scheikunde havo 2016 2e tijdvak is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Dick Naafs
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2017-06-02 13:18:35
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
