Opgaver til B8.7

Opgaverne hører til afsnit B8.7 Hvor meget virksomt stof?. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave B8.7.1: Farveløs og lilla

En opløsning af acetylsalicylsyre er farveløs. Komplekset af salicylat og jern(III)ioner er lilla. Figuren viser absorptionsspektret for komplekset.

Figur 1: Absorptionsspektret for det lilla kompleks af salicylat og jern(III)ioner til opgave B8.7.1. Under aksen ses lysets farve ved hver bølgelængde.
  1. Hvilken slags lys absorberer acetylsalicylsyre, når opløsningen er farveløs?
  2. Aflæs λmax for komplekset i absorptionsspektret.
  3. Ligger λmax for komplekset i det ultraviolette eller i det synlige område?
  4. Forklar, hvorfor komplekset kan måles med et spektrofotometer til synligt lys, når acetylsalicylsyre ikke kan.
  5. Hvilken bølgelængde skal spektrofotometeret stilles på, når absorbansen af komplekset skal måles? Begrund dit svar.

Et farveløst stof absorberer ikke synligt lys. Læs afsnittet Et farveløst stof i afsnit B8.7. λmax er den bølgelængde, hvor toppen i absorptionsspektret ligger.

Synligt lys har bølgelængder fra 400 nm til 700 nm, som du lærte i afsnit B5.1. Sætninger, du kan begynde med til spørgsmål d: Acetylsalicylsyre absorberer kun … lys. Komplekset absorberer lys med en bølgelængde på … , og det ligger i …

  1. Ultraviolet lys. Acetylsalicylsyre har en benzenring med konjugerede dobbeltbindinger, men rækken er for kort til, at stoffet kan absorbere synligt lys.
  2. Omkring 525 nm.
  3. I det synlige område. Synligt lys har bølgelængder fra 400 nm til 700 nm.
  4. Acetylsalicylsyre absorberer kun ultraviolet lys, som et spektrofotometer til synligt lys ikke kan måle med. Komplekset absorberer lys omkring 525 nm, og det ligger i det synlige område.
  5. På 525 nm, som er λmax for komplekset. Dér absorberer komplekset mest, så selv en lille ændring i koncentrationen giver et tydeligt udslag i absorbansen.

Opgave B8.7.2: Tre glas med jern(III)ioner

Tre reagensglas indeholder hver sin farveløse opløsning. I glas C har acetylsalicylsyren først stået med natriumhydroxid, og bagefter er basen neutraliseret med saltsyre. Der tilsættes en opløsning med jern(III)ioner til alle tre glas.

Figur 2: Tre reagensglas til opgave B8.7.2. Alle tre glas får tilsat jern(III)ioner.
  1. Hvilke af de tre glas bliver lilla, når jern(III)ionerne tilsættes?
  2. Hvorfor bliver glas A ikke lilla?
  3. Hvad har natriumhydroxid gjort ved acetylsalicylsyren i glas C, og hvad hedder den reaktion?
  4. Hvad gør jern(III)ionerne i de glas, der bliver lilla?
  5. Acetylsalicylsyre skal igennem to trin, før den kan måles med synligt lys. Skriv de to trin i den rigtige rækkefølge.

En OH-gruppe, der sidder direkte på en benzenring, giver lilla farve med jern(III)ioner. Det viser figuren med testen med jern(III)ioner i afsnit B8.5. Hvilke af de tre glas indeholder et stof med sådan en gruppe?

Se figuren med de to trin i afsnit B8.7. Sætninger, du kan begynde med: Natriumhydroxid spalter … Der dannes … Jern(III)ionen binder sig til …

  1. Glas B og glas C.
  2. I acetylsalicylsyre er OH-gruppen på ringen lavet om til en estergruppe. Uden en fri OH-gruppe på ringen giver jern(III)ioner ingen lilla farve.
  3. Natriumhydroxid har spaltet estergruppen. Der er dannet salicylat, som er ionen af salicylsyre, og ionen af ethansyre. OH-gruppen på ringen er fri igen. Reaktionen hedder en forsæbning.
  4. Jern(III)ionerne binder sig til salicylsyren i glas B og til salicylat i glas C. Der dannes et lilla kompleks.
  5. Trin 1 er forsæbningen med natriumhydroxid. Trin 2 er farvereaktionen med jern(III)ioner. Rækkefølgen kan ikke byttes om, for det lilla kompleks kan først dannes, når estergruppen er spaltet.

Opgave B8.7.3: Én til én til én

En opløsning indeholder 0,0020 mol acetylsalicylsyre. Først tilsættes natriumhydroxid i overskud. Bagefter neutraliseres basen, og der tilsættes jern(III)ioner i overskud.

  1. Hvor mange mol salicylat bliver der dannet ved forsæbningen?
  2. Hvor mange mol af det lilla kompleks bliver der dannet?
  3. Opløsningen fyldes op til 0,250 L. Beregn koncentrationen af komplekset.
  4. Spektrofotometeret måler komplekset. Hvorfor kan målingen alligevel vise, hvor meget acetylsalicylsyre der var i opløsningen fra start?
  5. Forestil dig, at der kun var tilsat 0,0015 mol jern(III)ioner. Hvor mange mol kompleks ville der så blive dannet, og ville målingen vise for meget eller for lidt acetylsalicylsyre?

Forholdet er 1 : 1 : 1. Ét molekyle acetylsalicylsyre giver én salicylation, og én salicylation giver ét kompleks.

Koncentrationen af komplekset findes med c = n / V. Til spørgsmål d kan du begynde sådan: Hvert molekyle acetylsalicylsyre bliver til ét … , og derfor er stofmængden af komplekset … Til spørgsmål e: Hvert kompleks indeholder én jern(III)ion, så der kan ikke dannes flere komplekser, end der er jern(III)ioner.

  1. 0,0020 mol salicylat.

  2. 0,0020 mol kompleks.

  3. Koncentrationen af komplekset er

\[ c = \frac{n}{V} = \frac{0{,}0020\ \mathrm{mol}}{0{,}250\ \mathrm{L}} = 0{,}0080\ \mathrm{M} \]

Det er 8,0 mM.

  1. Hvert molekyle acetylsalicylsyre er blevet til ét kompleks. Stofmængden af komplekset er derfor lig med stofmængden af den acetylsalicylsyre, der var i opløsningen fra start.

  2. Der ville kun blive dannet 0,0015 mol kompleks. De sidste 0,0005 mol salicylat ville mangle en jern(III)ion og være farveløse. Absorbansen ville blive for lav, og målingen ville vise for lidt acetylsalicylsyre. Derfor tilsættes jern(III)ionerne i overskud.

Opgave B8.7.4: Standardopløsninger af salicylsyre

En stamopløsning af salicylsyre har koncentrationen 2,50 mM. Fem standardopløsninger laves ved at overføre stamopløsning til målekolber på 50,0 mL. Hver kolbe får den samme mængde jern(III)opløsning og fyldes op til mærket med vand.

Standard 1 2 3 4 5
Stamopløsning 4,00 mL 8,00 mL 12,0 mL 16,0 mL 20,0 mL
  1. Beregn koncentrationen af salicylsyre i standard 1.
  2. Find koncentrationen af salicylsyre i standard 2 til 5.
  3. Hvor mange milliliter stamopløsning skal der til for at lave 50,0 mL med koncentrationen 0,500 mM?
  4. Hvorfor laves standardopløsningerne af salicylsyre og ikke af acetylsalicylsyre?

Brug fortyndingsformlen cfør · Vfør = cefter · Vefter. Vefter er 50,0 mL for alle fem standardopløsninger.

I standard 2 er der 2 gange så meget stamopløsning som i standard 1, så koncentrationen er 2 gange så stor. Til spørgsmål c skal Vfør stå alene: Vfør = cefter · Vefter / cfør. Til spørgsmål d: Hvilket af de to stoffer giver lilla farve med jern(III)ioner? Du kan begynde sådan: Det er … , der danner det lilla kompleks, og derfor …

  1. Koncentrationen i standard 1 er

\[ c_{\text{efter}} = \frac{c_{\text{før}} \cdot V_{\text{før}}}{V_{\text{efter}}} = \frac{2{,}50\ \mathrm{mM} \cdot 4{,}00\ \mathrm{mL}}{50{,}0\ \mathrm{mL}} = 0{,}200\ \mathrm{mM} \]

  1. Standard 2: 0,400 mM. Standard 3: 0,600 mM. Standard 4: 0,800 mM. Standard 5: 1,00 mM.

  2. Rumfanget af stamopløsning er

\[ V_{\text{før}} = \frac{c_{\text{efter}} \cdot V_{\text{efter}}}{c_{\text{før}}} = \frac{0{,}500\ \mathrm{mM} \cdot 50{,}0\ \mathrm{mL}}{2{,}50\ \mathrm{mM}} = 10{,}0\ \mathrm{mL} \]

  1. Det er salicylat, der danner det lilla kompleks med jern(III)ioner. Acetylsalicylsyre giver ingen farve med jern(III)ioner. Med salicylsyre kender man præcist koncentrationen af det stof, der danner farven, og standardopløsningerne skal ikke forsæbes først.

Opgave B8.7.5: Aflæs standardkurven

Figuren viser standardkurven for de fem standardopløsninger fra opgave B8.7.4. Absorbansen af det lilla kompleks er målt ved 525 nm.

Figur 3: Standardkurven for det lilla kompleks til opgave B8.7.5.
  1. Følger målingerne Lambert-Beers lov? Begrund dit svar.
  2. Hvad er absorbansen af standardopløsningen på 0,60 mM?
  3. En prøve har absorbansen 0,30. Aflæs koncentrationen af salicylat i prøven.
  4. Find standardkurvens hældning. Husk enheden.
  5. Skriv standardkurvens ligning.
  6. En anden prøve har absorbansen 0,525. Beregn koncentrationen af salicylat i den prøve.

Gå vandret ud fra absorbansen på den lodrette akse, til du rammer linjen. Gå så lodret ned til den vandrette akse. De tynde vandrette linjer står for hver 0,05, og de tynde lodrette linjer står for hver 0,1 mM.

Til hældningen: Aflæs et punkt på linjen langt fra (0, 0), fx punktet ved 1,0 mM. Hældningen er \(a = A / c\), og enheden bliver mM−1. Koncentrationen i en prøve beregnes med \(c = A / a\).

  1. Ja. Punkterne ligger på en ret linje gennem (0, 0), så absorbansen er ligefrem proportional med koncentrationen.

  2. 0,45

  3. 0,40 mM

  4. Linjen går gennem punktet (1,00 mM; 0,750).

\[ a = \frac{A}{c} = \frac{0{,}750}{1{,}00\ \mathrm{mM}} = 0{,}750\ \mathrm{mM^{-1}} \]

  1. A = 0,750 mM−1 · c

  2. Koncentrationen af salicylat er

\[ c = \frac{A}{a} = \frac{0{,}525}{0{,}750\ \mathrm{mM^{-1}}} = 0{,}700\ \mathrm{mM} \]

Opgave B8.7.6: En prøve, der er for koncentreret

Brug standardkurven fra opgave B8.7.5. Den har ligningen A = 0,750 mM−1 · c, og den højeste standardopløsning har koncentrationen 1,00 mM.

En hovedpinetablet er knust og forsæbet med natriumhydroxid. Et par dråber jern(III)opløsning i lidt af opløsningen fra tabletten giver en mørkelilla farve, og absorbansen er 1,80.

Derfor fortyndes opløsningen fra tabletten: 10,0 mL overføres til en målekolbe på 50,0 mL. Kolben får jern(III)opløsning på samme måde som standardopløsningerne og fyldes op til mærket med vand. Den fortyndede opløsning har absorbansen 0,405.

  1. Hvorfor kan standardkurven ikke bruges til absorbansen 1,80?
  2. Beregn koncentrationen af salicylat i den fortyndede opløsning.
  3. Hvor mange gange er opløsningen fra tabletten blevet fortyndet?
  4. Beregn koncentrationen af salicylat i opløsningen fra tabletten før fortyndingen.
  5. Hvilken koncentration ville du have fået, hvis du havde regnet direkte med absorbansen 1,80? Sammenlign med svaret i spørgsmål d.

Find absorbansen af den højeste standardopløsning, og sammenlign den med 1,80. Læs afsnittet Det lineære område i afsnit B5.4.

Standardkurven giver koncentrationen i den opløsning, der stod i kuvetten: \(c = A / a\). Regn derefter tilbage med fortyndingsformlen, hvor Vfør er 10,0 mL, og Vefter er 50,0 mL. Det er cfør, du skal finde. Til spørgsmål a og e kan du begynde sådan: Standardkurven er kun målt op til … , og absorbansen 1,80 ligger …

  1. Den højeste standardopløsning har absorbansen 0,750. Absorbansen 1,80 ligger langt over standardkurvens område, og dér ved man ikke, om punkterne stadig ligger på den rette linje. Lambert-Beers lov gælder kun for fortyndede opløsninger.

  2. Koncentrationen i den fortyndede opløsning er

\[ c = \frac{A}{a} = \frac{0{,}405}{0{,}750\ \mathrm{mM^{-1}}} = 0{,}540\ \mathrm{mM} \]

  1. 5 gange. 10,0 mL er blevet til 50,0 mL, og 50,0 mL / 10,0 mL = 5.

  2. Koncentrationen før fortyndingen er

\[ c_{\text{før}} = \frac{c_{\text{efter}} \cdot V_{\text{efter}}}{V_{\text{før}}} = \frac{0{,}540\ \mathrm{mM} \cdot 50{,}0\ \mathrm{mL}}{10{,}0\ \mathrm{mL}} = 2{,}70\ \mathrm{mM} \]

  1. Med absorbansen 1,80 giver beregningen

\[ c = \frac{A}{a} = \frac{1{,}80}{0{,}750\ \mathrm{mM^{-1}}} = 2{,}40\ \mathrm{mM} \]

Det er mindre end de 2,70 mM fra spørgsmål d. Ved høje koncentrationer ligger punkterne under den rette linje, så beregningen giver en for lav koncentration.

Opgave B8.7.7: Fra absorbans til masse i en sportsgel

En sportsgel til ømme muskler indeholder methylsalicylat, som er en ester af salicylsyre og methanol. På tuben står der, at gelen indeholder 25 % methylsalicylat. Det skal kontrolleres.

0,250 g gel forsæbes med natriumhydroxid, så methylsalicylat bliver til salicylat. Opløsningen fyldes op til 100,0 mL i kolbe 1. Med en pipette overføres 10,00 mL fra kolbe 1 til kolbe 2, som er en målekolbe på 50,0 mL. Kolbe 2 får jern(III)opløsning på samme måde som standardopløsningerne og fyldes op til mærket med vand. Opløsningen i kolbe 2 har absorbansen 0,714 ved 525 nm.

Figur 4: Vejen fra sportsgelen til kuvetten i opgave B8.7.7.

Standardkurven har ligningen A = 0,850 mM−1 · c.

  1. Beregn koncentrationen af salicylat i kolbe 2.
  2. Beregn koncentrationen af salicylat i kolbe 1.
  3. Beregn stofmængden af salicylat i kolbe 1.
  4. Beregn massen af methylsalicylat i de 0,250 g gel. Molarmassen for methylsalicylat er 152,1 g/mol.
  5. Hvor mange procent af gelens masse er methylsalicylat? Passer resultatet med de 25 %, der står på tuben?

Regn baglæns fra kuvetten til gelen: først koncentrationen i kolbe 2 med \(c = A / a\), så koncentrationen i kolbe 1, så stofmængden og til sidst massen. Opgaven regnes som eksemplet med muskelsalven i afsnit B8.7.

Fra 10,00 mL til 50,0 mL er en fortynding på 5 gange. Stofmængden i kolbe 1 findes med n = c · V, hvor V er 0,1000 L. Hvert molekyle methylsalicylat har givet én salicylation, så stofmængden af methylsalicylat i gelen er den samme. Massen findes med m = n · M.

  1. Koncentrationen i kolbe 2 er

\[ c = \frac{A}{a} = \frac{0{,}714}{0{,}850\ \mathrm{mM^{-1}}} = 0{,}840\ \mathrm{mM} \]

  1. Fra 10,00 mL til 50,0 mL er en fortynding på 5 gange. Koncentrationen i kolbe 1 er

\[ c_{\text{før}} = 5 \cdot 0{,}840\ \mathrm{mM} = 4{,}20\ \mathrm{mM} \]

  1. Stofmængden af salicylat i kolbe 1 er

\[ n = c \cdot V = 4{,}20\ \mathrm{mM} \cdot 0{,}1000\ \mathrm{L} = 0{,}420\ \mathrm{mmol} \]

  1. Hvert molekyle methylsalicylat har givet én salicylation. Der var derfor 0,420 mmol methylsalicylat i gelen.

\[ m = n \cdot M = 0{,}420 \cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol} \cdot 152{,}1\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 0{,}0639\ \mathrm{g} \]

De 0,250 g gel indeholder 0,0639 g methylsalicylat. Det er 63,9 mg.

  1. Masseprocenten af methylsalicylat er

\[ m\%(\text{methylsalicylat}) = \frac{0{,}0639\ \mathrm{g}}{0{,}250\ \mathrm{g}} \cdot 100\ \% = 25{,}6\ \% \]

Gelen indeholder 25,6 % methylsalicylat. Det passer med de 25 %, der står på tuben.

Opgave B8.7.8: Renhed af et produkt

En elev har selv fremstillet et lægemiddel og vil finde renheden af produktet. Efter syntesen har hun 4,20 g produkt. Hun afvejer 0,250 g af det og måler indholdet af det virksomme stof med en standardkurve. Målingen viser, at de 0,250 g indeholder 0,232 g virksomt stof.

  1. Beregn renheden af produktet.
  2. Hvor mange gram af de 0,250 g er ikke det virksomme stof?
  3. Hvor mange gram virksomt stof er der i hele portionen på 4,20 g?
  4. Hvad kan eleven gøre for at få et renere produkt? Hvad er ulempen?

Renheden er massen af det virksomme stof divideret med massen af den afvejede prøve og ganget med 100 %. Formlen står i afsnittet Renhed i afsnit B8.7.

Til spørgsmål c: Renheden gælder for hele portionen, så du skal finde 92,8 % af 4,20 g. Til spørgsmål d: Læs afsnittet Omkrystallisering i afsnit B8.5. Du kan begynde sådan: Eleven kan … produktet en gang til. Ulempen er, at …

  1. Renheden er

\[ \text{renhed} = \frac{0{,}232\ \mathrm{g}}{0{,}250\ \mathrm{g}} \cdot 100\ \% = 92{,}8\ \% \]

Produktet er 92,8 % rent.

  1. Resten er 0,250 g − 0,232 g = 0,018 g. Det er urenheder.

  2. Massen af virksomt stof i hele portionen er

\[ m = 0{,}928 \cdot 4{,}20\ \mathrm{g} = 3{,}90\ \mathrm{g} \]

Der er 3,90 g virksomt stof i de 4,20 g produkt.

  1. Eleven kan omkrystallisere produktet en gang til. Så bliver flere af urenhederne i væsken, og krystallerne bliver renere. Ulempen er, at noget af produktet også bliver i den kolde væske, så udbyttet bliver mindre.

Opgaver med fødevaretema

Salicylsyre i krydderier, jern i spinat og koffein i energidrik kan alle måles med et spektrofotometer og en standardkurve.

Opgave B8.7.mad.1: Salicylsyre i karry

Salicylsyre findes naturligt i mange planter. Krydderier som karry og paprika indeholder særlig meget. En kemiker vil måle indholdet af salicylsyre i karry med den samme farvereaktion, som bruges til acetylsalicylsyre.

5,00 g karry rystes med vand, og blandingen filtreres. Væsken får jern(III)opløsning på samme måde som standardopløsningerne og fyldes op til 100,0 mL. Opløsningen har absorbansen 0,418 ved 525 nm. Standardkurven er lavet af salicylsyre og har ligningen A = 0,760 mM−1 · c.

  1. Acetylsalicylsyre skal forsæbes, før den giver farve med jern(III)ioner. Hvorfor skal salicylsyren fra karryen ikke forsæbes?
  2. Beregn koncentrationen af salicylsyre i de 100,0 mL opløsning.
  3. Beregn stofmængden af salicylsyre i de 100,0 mL opløsning.
  4. Beregn massen af salicylsyre i de 5,00 g karry. Molarmassen for salicylsyre er 138,1 g/mol. Angiv resultatet i milligram, og find også indholdet pr. 100 g karry.
  5. Karry indeholder flere stoffer, som har en OH-gruppe direkte på en benzenring. Bliver den målte mængde salicylsyre så for høj eller for lav? Begrund dit svar.

Til spørgsmål a: Sammenlign salicylsyre og acetylsalicylsyre i figuren med syntesen af acetylsalicylsyre i afsnit B8.5. Hvilket af dem har en fri OH-gruppe på ringen? Koncentrationen af salicylsyre findes med \(c = A / a\).

Brug n = c · V med rumfanget i liter, 100,0 mL = 0,1000 L, og derefter m = n · M. 100 g karry er 20 gange så meget som 5,00 g. Til spørgsmål a og e: En OH-gruppe direkte på en benzenring giver farve med jern(III)ioner. Du kan begynde sådan: Salicylsyre har allerede en fri … , og derfor … og De andre stoffer giver også … , så absorbansen bliver …

  1. Salicylsyre har en fri OH-gruppe på benzenringen. Den kan danne det lilla kompleks med jern(III)ioner med det samme. I acetylsalicylsyre er OH-gruppen lavet om til en estergruppe, som først skal spaltes.

  2. Koncentrationen af salicylsyre er

\[ c = \frac{A}{a} = \frac{0{,}418}{0{,}760\ \mathrm{mM^{-1}}} = 0{,}550\ \mathrm{mM} \]

  1. Stofmængden af salicylsyre er

\[ n = c \cdot V = 0{,}550\ \mathrm{mM} \cdot 0{,}1000\ \mathrm{L} = 0{,}0550\ \mathrm{mmol} \]

  1. Massen af salicylsyre er

\[ m = n \cdot M = 0{,}0550 \cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol} \cdot 138{,}1\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 0{,}00760\ \mathrm{g} \]

Der er 7,60 mg salicylsyre i de 5,00 g karry. 100 g karry er 20 gange så meget som 5,00 g, så m(salicylsyre) = 20 · 7,60 mg = 152 mg.

  1. For høj. De andre stoffer giver farve med jern(III)ioner på samme måde som salicylsyre. De bliver talt med som salicylsyre.

Opgave B8.7.mad.2: Jern i spinat

Spinat indeholder jern. Indholdet kan måles ved at omdanne jernet til et rødt kompleks.

10,0 g spinat brændes til aske, og asken opløses i syre. Der tilsættes et reagens, som danner et rødt kompleks med jernionerne. Hver jernion giver ét kompleks. Opløsningen fyldes op til 100,0 mL og har absorbansen 0,533 ved 510 nm.

Fire standardopløsninger med kendte koncentrationer af jern har fået det samme reagens og er målt ved 510 nm.

Koncentration af jern 20 µM 40 µM 60 µM 80 µM
Absorbans 0,224 0,441 0,668 0,886
  1. Tegn standardkurven på papir eller i et regneark, og læg den bedste rette linje gennem (0, 0) og punkterne.
  2. Find linjens hældning.
  3. Find koncentrationen af jern i opløsningen fra spinaten.
  4. Beregn massen af jern i de 10,0 g spinat. Molarmassen for jern er 55,85 g/mol. Angiv resultatet i milligram.
  5. Hvor mange milligram jern er der i 100 g spinat?

Koncentrationen af jern skal stå på den vandrette akse og absorbansen på den lodrette. Aflæs linjen ved 80 µM for at finde hældningen. Enheden bliver µM−1.

Koncentrationen af jern i opløsningen fra spinaten er \(c = A / a\). Skriv den om til M, før du regner videre: 1 µM er 10−6 M. Brug så n = c · V med rumfanget i liter og derefter m = n · M.

  1. Standardkurven:
Figur 5: Facit til opgave B8.7.mad.2: standardkurven for det røde jernkompleks med aflæsningen af prøven fra spinaten.
  1. Linjen går gennem absorbansen 0,888 ved 80 µM.

\[ a = \frac{A}{c} = \frac{0{,}888}{80{,}0\ \text{µM}} = 0{,}0111\ \text{µM}^{-1} \]

Et regneark giver næsten samme hældning.

  1. Koncentrationen af jern er

\[ c = \frac{A}{a} = \frac{0{,}533}{0{,}0111\ \text{µM}^{-1}} = 48{,}0\ \text{µM} = 4{,}80 \cdot 10^{-5}\ \mathrm{M} \]

På grafen aflæses omkring 48 µM.

  1. Stofmængden af jern i de 100,0 mL er

\[ n = c \cdot V = 4{,}80 \cdot 10^{-5}\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \cdot 0{,}1000\ \mathrm{L} = 4{,}80 \cdot 10^{-6}\ \mathrm{mol} \]

Massen af jern er

\[ m = n \cdot M = 4{,}80 \cdot 10^{-6}\ \mathrm{mol} \cdot 55{,}85\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 2{,}68 \cdot 10^{-4}\ \mathrm{g} \]

Der er 0,268 mg jern i de 10,0 g spinat.

  1. 100 g spinat er 10 gange så meget som 10,0 g, så m(jern) = 10 · 0,268 mg = 2,68 mg.

Opgave B8.7.mad.3: Koffein i energidrik

Koffein er et farveløst stof. Molekylet har kun en kort række af konjugerede dobbeltbindinger, og koffein absorberer ultraviolet lys med en top ved 273 nm.

En standardkurve for koffein er målt ved 273 nm i et spektrofotometer, der kan måle med ultraviolet lys. Standardkurven har ligningen A = 9,70 mM−1 · c.

En energidrik fortyndes: 10,0 mL energidrik fyldes op til 250,0 mL med vand. Den fortyndede energidrik har absorbansen 0,679 ved 273 nm. Regn med, at koffein er det eneste stof i energidrikken, der absorberer lys ved 273 nm.

  1. Hvorfor er koffein farveløst, selv om molekylet har konjugerede dobbeltbindinger?
  2. Acetylsalicylsyre bliver lavet om til et lilla kompleks, før den måles. Hvorfor er det ikke nødvendigt at lave koffein om til et farvet stof i denne måling?
  3. Beregn koncentrationen af koffein i den fortyndede energidrik.
  4. Beregn koncentrationen af koffein i energidrikken før fortyndingen.
  5. Hvor mange milligram koffein er der i en dåse med 250 mL energidrik? Molarmassen for koffein er 194,2 g/mol.

Til spørgsmål a: Læs afsnittet Hvorfor absorberer farvestoffer synligt lys? i afsnit B5.2. Jo kortere rækken af konjugerede dobbeltbindinger er, jo kortere er bølgelængden af det lys, stoffet absorberer. Sætninger, du kan begynde med: Rækken af konjugerede dobbeltbindinger i koffein er … Derfor absorberer koffein kun …

Koncentrationen i den fortyndede energidrik er \(c = A / a\). Fra 10,0 mL til 250,0 mL er en fortynding på 25 gange. Til spørgsmål e: Find først massen af koffein i 1,00 L energidrik med m = n · M. I 1,00 L er stofmængden i mol det samme tal som koncentrationen i M. Til spørgsmål b kan du begynde sådan: Spektrofotometeret i denne måling kan måle med … lys, og derfor …

  1. Rækken af konjugerede dobbeltbindinger i koffein er for kort. Derfor absorberer koffein kun ultraviolet lys og ikke synligt lys. Et stof, der ikke absorberer synligt lys, er farveløst.

  2. Spektrofotometeret i denne måling kan måle med ultraviolet lys. Det kan derfor måle koffein direkte ved 273 nm. Acetylsalicylsyre bliver lavet om til et farvet kompleks, fordi den skal måles med synligt lys.

  3. Koncentrationen i den fortyndede energidrik er

\[ c = \frac{A}{a} = \frac{0{,}679}{9{,}70\ \mathrm{mM^{-1}}} = 0{,}0700\ \mathrm{mM} \]

  1. Fra 10,0 mL til 250,0 mL er en fortynding på 25 gange. Koncentrationen i energidrikken er

\[ c_{\text{før}} = 25 \cdot 0{,}0700\ \mathrm{mM} = 1{,}75\ \mathrm{mM} \]

  1. I 1,00 L energidrik er der 1,75 mmol koffein.

\[ m = n \cdot M = 1{,}75 \cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol} \cdot 194{,}2\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 0{,}340\ \mathrm{g} \]

Der er 340 mg koffein i 1,00 L energidrik. En dåse med 250 mL indeholder m(koffein) = 0,250 L · 340 mg/L = 85,0 mg.