Opgaver til B5.2

Opgaverne hører til afsnit B5.2 Absorptionsspektre. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave B5.2.1: De vigtigste ord

  1. Hvad måler et spektrofotometer?
  2. Hvad er en kuvette?
  3. Hvad er absorbans?
  4. Hvad er et absorptionsspektrum?
  5. Hvad betyder λmax?

Læs afsnittene Spektrofotometeret, Absorbans og Absorptionsspektret.

Absorbansen er et tal uden enhed. Absorptionsspektret er en graf. λmax er en bølgelængde.

  1. Hvor meget lys en opløsning absorberer ved én bestemt bølgelængde.
  2. En lille, firkantet beholder af glas eller plast, som prøven står i, mens lyset går igennem den.
  3. Et tal, der fortæller, hvor meget lys opløsningen absorberer. Den har symbolet A og ingen enhed.
  4. En graf, der viser absorbansen ved hver bølgelængde.
  5. Den bølgelængde, hvor absorbansen er størst. Den kaldes absorptionsmaksimum.

Opgave B5.2.2: Lysets vej gennem spektrofotometeret

Et spektrofotometer har fem dele: detektor, kuvette, lampe, spalte og prisme.

  1. Sæt de fem dele i den rækkefølge, lyset møder dem.
  2. Hvad gør prismet?
  3. Hvad gør spalten?
  4. Hvad gør detektoren?

Se figuren af spektrofotometeret i afsnit B5.2. Lyset begynder i lampen.

Prismet og spalten sørger tilsammen for, at kun lys med én bølgelængde rammer prøven.

  1. lampe, prisme, spalte, kuvette, detektor
  2. Prismet deler det hvide lys i farver.
  3. Spalten lader kun lys med én bølgelængde slippe videre til kuvetten.
  4. Detektoren måler, hvor meget lys der kommer ud på den anden side af kuvetten.

Opgave B5.2.3: Absorbans og lys

  1. Hvor meget af lyset slipper igennem en opløsning med absorbansen 0?
  2. Hvor meget af lyset slipper igennem en opløsning med absorbansen 1?
  3. Hvor meget af lyset bliver absorberet i en opløsning med absorbansen 2?
  4. Opløsning X har absorbansen 0,25, og opløsning Y har absorbansen 0,80. Hvilken af dem absorberer mest lys?
  5. Hver gang absorbansen stiger med 1, slipper der kun en tiendedel så meget lys igennem. Hvor meget af lyset slipper igennem en opløsning med absorbansen 3?

Brug tabellen under afsnittet Absorbans.

Ved absorbansen 2 slipper 1 % igennem. Resten bliver absorberet. Til spørgsmål e: Find en tiendedel af 1 %.

  1. 100 %. Intet lys bliver absorberet.
  2. 10 %
  3. 99 %. Kun 1 % slipper igennem.
  4. Opløsning Y. Den har den største absorbans.
  5. 0,1 %

Opgave B5.2.4: Aflæs tre spektre

Tre absorptionsspektre med hver én top. Stof A har sin top ved 450 nanometer, stof B ved 530 nanometer og stof C ved 620 nanometer.

Figuren viser absorptionsspektre for tre farvede stoffer.

  1. Aflæs λmax for hvert stof.
  2. Hvilken farve har det lys, hvert stof absorberer mest?
  3. Hvilken farve har hvert stof?

Find toppen af hver kurve, og gå lodret ned til aksen. Farven under aksen viser lysets farve ved den bølgelængde.

Stof A har sin top ved 450 nm, som er blåt lys. Find den farve, der står lige over for blå i farvecirklen i afsnit B5.1.

  1. Stof A: 450 nm. Stof B: 530 nm. Stof C: 620 nm.
  2. Stof A absorberer blåt lys, stof B grønt lys og stof C orange til rødt lys.
  3. Stof A er gult, stof B er lilla, og stof C er blåt.

Opgave B5.2.5: Vælg bølgelængden

Absorbansen af en opløsning af et farvestof er målt ved syv bølgelængder.

Bølgelængde 420 nm 460 nm 480 nm 504 nm 520 nm 560 nm 600 nm
Absorbans 0,11 0,31 0,44 0,52 0,48 0,21 0,04
  1. Hvad er λmax for farvestoffet?
  2. Hvilken farve har farvestoffet?
  3. Du skal måle, hvor meget farvestof der er i en prøve. Hvilken bølgelængde stiller du spektrofotometeret på?
  4. Hvorfor er 600 nm et dårligt valg?

Find den største absorbans i tabellen. Læs afsnittet Den bedste bølgelængde at måle ved.

Ved 600 nm er absorbansen kun 0,04. Hvor tydeligt kan man se forskel på to opløsninger, når tallene er så små?

  1. 504 nm. Dér er absorbansen størst.
  2. Rød. Farvestoffet absorberer blågrønt lys, og lige over for blågrøn i farvecirklen står rød.
  3. 504 nm, altså λmax.
  4. Farvestoffet absorberer næsten ikke lys ved 600 nm. Absorbansen bliver så lille, at en ændring i mængden af farvestof næsten ikke kan måles.

Opgave B5.2.6: Blindprøven

En elev skal måle absorbansen af en rød opløsning, hvor farvestoffet er opløst i vand.

  1. Hvad skal blindprøven indeholde?
  2. Hvad gør eleven med blindprøven, før den røde opløsning bliver målt?
  3. Eleven glemmer at nulstille. Spektrofotometeret viser 0,042 for rent vand og 0,302 for den røde opløsning. Hvor stor en absorbans skyldes farvestoffet?
  4. Hvorfor absorberer en kuvette med rent vand lidt lys?

Læs afsnittet Blindprøven. Blindprøven indeholder alt undtagen det farvede stof.

Til spørgsmål c: Træk den absorbans, vandet og kuvetten giver, fra den absorbans, apparatet viser for opløsningen.

  1. Rent vand i samme slags kuvette.
  2. Eleven sætter blindprøven i spektrofotometeret og trykker på nulstil, så absorbansen bliver 0.
  3. A = 0,302 − 0,042 = 0,260
  4. Kuvettens vægge og vandet tager en lille smule af lyset, selv om de er farveløse.

Opgave B5.2.7: Et spektrum med to toppe

Farvestoffet malakitgrønt har to toppe i sit absorptionsspektrum. Den ene ligger ved 425 nm, og den anden ligger ved 617 nm.

  1. Hvilken farve har det lys, farvestoffet absorberer ved hver top?
  2. Hvilken del af det synlige lys bliver ikke absorberet?
  3. Forklar, hvorfor farvestoffet er grønt.

Opgaven ligner eksemplet med klorofyl i afsnit B5.2. Find de to bølgelængder i tabellen over lysets farver i afsnit B5.1.

Sætninger, du kan begynde med: “Farvestoffet absorberer … og … lys. Lyset imellem de to toppe er …”

  1. Violet lys ved 425 nm og orange lys ved 617 nm.
  2. Lyset mellem de to toppe, især det grønne lys omkring 500 til 570 nm.
  3. Farvestoffet absorberer det violette og det orange lys. Det grønne lys imellem slipper igennem og når øjet.

Opgave B5.2.8: Konjugerede dobbeltbindinger

Her er tre molekyler:

  • hexa-1,3,5-trien: CH2=CH−CH=CH−CH=CH2
  • hexa-1,5-dien: CH2=CH−CH2−CH2−CH=CH2
  • penta-1,3-dien: CH2=CH−CH=CH−CH3
  1. Hvornår er to dobbeltbindinger konjugerede?
  2. Hvor mange konjugerede dobbeltbindinger har hvert af de tre molekyler?
  3. Hvilket af de tre molekyler absorberer lys med den længste bølgelængde?
  4. Er nogen af de tre stoffer farvede? Begrund dit svar.

Tæl enkeltbindingerne mellem to dobbeltbindinger. Der skal være præcis én, for at de er konjugerede.

I hexa-1,5-dien er der tre enkeltbindinger mellem de to dobbeltbindinger. Se figuren med kæderne i afsnit B5.2 for at finde ud af, hvor mange konjugerede dobbeltbindinger der skal til, før et stof bliver farvet.

  1. Når der er præcis én enkeltbinding imellem dem.
  2. Hexa-1,3,5-trien har 3 konjugerede dobbeltbindinger. Hexa-1,5-dien har ingen, for dens to dobbeltbindinger sidder for langt fra hinanden. Penta-1,3-dien har 2.
  3. Hexa-1,3,5-trien. Den har den længste række af konjugerede dobbeltbindinger.
  4. Nej. Der skal omkring 8 konjugerede dobbeltbindinger til, før et stof absorberer synligt lys. De tre stoffer absorberer kun ultraviolet lys og er farveløse.

Opgaver med fødevaretema

Rødbeder, rødkål og tomater har kraftige farver, og farvestofferne kan undersøges med et spektrofotometer.

Opgave B5.2.mad.1: Rødbedesaft

Rødbeder indeholder farvestoffet betanin. En fortyndet rødbedesaft har absorptionsmaksimum ved 535 nm.

  1. Hvilken farve har lys med bølgelængden 535 nm?
  2. Brug farvecirklen til at forklare, hvorfor rødbedesaft er rødlilla.
  3. Hvilken bølgelængde skal spektrofotometeret stilles på, hvis du vil måle, hvor meget betanin der er i saften?

Find 535 nm i tabellen over lysets farver i afsnit B5.1.

Lige over for grøn i farvecirklen står lilla. Man måler ved den bølgelængde, hvor stoffet absorberer mest.

  1. Grønt lys.
  2. Betanin absorberer grønt lys. Lige over for grøn i farvecirklen står lilla, og det er den farve, vi ser. Det røde og det blå lys slipper igennem saften.
  3. 535 nm, altså λmax.

Opgave B5.2.mad.2: Rødkålssaft som indikator

Farvestoffet i rødkål skifter farve med pH. Absorptionsspektret er målt i en sur og i en svagt basisk opløsning.

Opløsning λmax
sur, pH 2 520 nm
svagt basisk, pH 8 600 nm
  1. Hvilken farve har det lys, farvestoffet absorberer mest i den sure opløsning?
  2. Hvilken farve har rødkålssaften i den sure opløsning?
  3. Hvilken farve har rødkålssaften i den svagt basiske opløsning?
  4. I den basiske opløsning har farvestoffets molekyler afgivet en hydron. Forklar, hvorfor det kan ændre farven.

Find de to bølgelængder i tabellen over lysets farver, og brug farvecirklen i afsnit B5.1.

Til spørgsmål d: Det er chromoforen, der bestemmer, hvilket lys molekylet absorberer. Hvad sker der med toppen i spektret, hvis chromoforen bliver ændret?

  1. Grønt lys.
  2. Rød til lilla. Det er komplementærfarven til grønt lys.
  3. Blå. Farvestoffet absorberer nu orange lys ved 600 nm, og lige over for orange i farvecirklen står blå.
  4. Når molekylet afgiver en hydron, ændres dets chromofor. Så absorberer molekylet lys med en anden bølgelængde, og toppen i spektret flytter sig. Derfor ser vi en anden farve.

Opgave B5.2.mad.3: Tomatsaft og bromvand

Tomater er farvet af lycopen. Molekylet har 13 dobbeltbindinger, og de 11 af dem er konjugerede. Lycopen absorberer mest ved 470 nm.

  1. Hvilken farve har det lys, lycopen absorberer mest?
  2. Hvilken del af lycopenmolekylet er chromoforen?
  3. Hældes der bromvand i tomatsaft, adderes brom til nogle af dobbeltbindingerne, så de bliver til enkeltbindinger. Hvad sker der med rækken af konjugerede dobbeltbindinger, når brom adderes til en dobbeltbinding midt i rækken?
  4. Forklar, hvorfor tomatsaften skifter farve og til sidst bliver næsten farveløs, når der tilsættes mere bromvand.

Addition af brom til en dobbeltbinding kender du fra bogen til C-niveau, afsnit 6.4. Efter additionen er der en enkeltbinding, hvor der før var en dobbeltbinding.

Når en dobbeltbinding midt i rækken forsvinder, bliver rækken delt i to kortere rækker. Se i figuren med kæderne i afsnit B5.2, hvad en kortere række betyder for bølgelængden.

  1. Blåt lys.
  2. Rækken af de 11 konjugerede dobbeltbindinger.
  3. Rækken bliver brudt. I stedet for én lang række er der nu to kortere rækker af konjugerede dobbeltbindinger.
  4. En kortere række absorberer lys med en kortere bølgelængde. Toppen flytter mod det violette og videre ind i det ultraviolette lys, så farven først ændres og til sidst forsvinder. Når rækkerne har færre end omkring 8 konjugerede dobbeltbindinger, absorberer de ikke længere synligt lys.