Opgaver til T2.1

Opgaverne hører til siden T2.1 Farve og konjugerede systemer. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave T2.1.1: De vigtigste ord

  1. Hvor mange enkeltbindinger skal der være mellem to dobbeltbindinger, for at de er konjugerede?
  2. Hvad vil det sige, at elektroner er delokaliserede?
  3. Hvad er et konjugeret system?
  4. Nævn to dobbeltbindinger, som ikke sidder mellem to carbonatomer, men som kan være med i et konjugeret system.
  5. Hvor mange dobbeltbindinger tæller en benzenring for i et konjugeret system?

Læs afsnittet Konjugerede dobbeltbindinger på siden T2.1.

Se figuren med de tre molekyler. Delokaliserede elektroner hører ikke til én bestemt binding. Svarene på spørgsmål d og e står i teksten under figuren.

  1. Præcis én.
  2. Elektronerne fra dobbeltbindingerne hører ikke til hver sin binding. De kan bevæge sig langs hele rækken.
  3. En række af konjugerede dobbeltbindinger, hvor elektronerne er delokaliserede.
  4. C=O og N=N.
  5. Tre. Ringen har tre dobbeltbindinger med én enkeltbinding imellem hver.

Opgave T2.1.2: Konjugeret eller ej?

Fire molekyler. A er en kæde med 8 carbonatomer og fire dobbeltbindinger med én enkeltbinding imellem hver. B er en kæde med 7 carbonatomer og dobbeltbindinger fra atom 1, 3 og 6. C er en kæde med 6 carbonatomer, to C=C og en C=O i enden. D er en benzenring med en C=C på.

Figuren viser fire molekyler som zigzagformler.

  1. Hvor mange dobbeltbindinger har hvert molekyle i alt?
  2. Hvor mange dobbeltbindinger er der i det konjugerede system i hvert molekyle?
  3. I ét af molekylerne sidder en dobbeltbinding for sig selv. Hvilket molekyle er det, og hvorfor er den dobbeltbinding ikke med i systemet?
  4. Molekyle A og molekyle B er begge kæder, der kun har C=C. Hvilket af dem absorberer lys med den længste bølgelængde?

I en zigzagformel er hvert knæk og hver ende et carbonatom. Det står i afsnit 6.2 i bogen til C-niveau. Brug de tre trin sidst i afsnittet Konjugerede dobbeltbindinger på siden T2.1.

Molekyle D har tre dobbeltbindinger i ringen og én uden for ringen. I molekyle C tæller C=O med. I molekyle B skal du tælle enkeltbindingerne mellem den anden og den tredje dobbeltbinding.

Facit. Molekyle A har 4 konjugerede dobbeltbindinger. Molekyle B har 2 konjugerede dobbeltbindinger og 1, der sidder for sig. Molekyle C har 3 konjugerede, fordi C=O er med. Molekyle D har 4 konjugerede: de tre i ringen og C=C uden for ringen.

  1. A har 4, B har 3, C har 3, og D har 4.
  2. A har 4. B har 2. C har 3, for C=O er med. D har 4: de tre i ringen og C=C uden for ringen.
  3. Molekyle B. Mellem den anden og den tredje dobbeltbinding er der to enkeltbindinger. Den tredje dobbeltbinding er derfor ikke konjugeret med de to andre.
  4. Molekyle A. Det har 4 konjugerede dobbeltbindinger, og molekyle B har kun 2. Jo længere det konjugerede system er, jo længere er bølgelængden af det lys, molekylet absorberer.

Opgave T2.1.3: Kæder på én linje

Her er fire kæder skrevet på én linje. Hydrogenatomerne er ikke skrevet med.

  • kæde 1: C=C−C=C−C=C
  • kæde 2: C=C−C−C=C−C=C
  • kæde 3: C=C−C=C−C−C=O
  • kæde 4: C=C−C=C−C=O
  1. Hvor mange dobbeltbindinger er der i det konjugerede system i hver kæde?
  2. I kæde 2 og i kæde 3 er der en dobbeltbinding, som ikke er med i systemet. Hvilken er det i hver af de to kæder?
  3. Flyt én dobbeltbinding i kæde 2, så alle tre dobbeltbindinger bliver konjugerede. Skriv den nye kæde.
  4. Skriv en kæde med 6 carbonatomer og 2 dobbeltbindinger, som ikke er konjugerede.

Sæt en streg under hver dobbeltbinding. Tæl så enkeltbindingerne mellem to dobbeltbindinger, der står ved siden af hinanden. Der skal være præcis én.

Kæde 2 begynder sådan: C=C−C−C=C. Her er der to enkeltbindinger mellem de to første dobbeltbindinger.

Til spørgsmål c: Flyt den første dobbeltbinding én plads mod højre.

  1. Kæde 1 har 3. Kæde 2 har 2. Kæde 3 har 2. Kæde 4 har 3, for C=O er med.
  2. I kæde 2 er det dobbeltbindingen længst til venstre. I kæde 3 er det C=O. Begge steder er der to enkeltbindinger hen til den næste dobbeltbinding.
  3. C−C=C−C=C−C=C. Dobbeltbindingen længst til venstre er flyttet én plads mod højre. Nu er der præcis én enkeltbinding mellem dobbeltbindingerne hele vejen.
  4. Fx C=C−C−C=C−C eller C=C−C−C−C=C. Der skal være to eller flere enkeltbindinger mellem de to dobbeltbindinger.

Opgave T2.1.4: Stort og lille spring

Stof X og stof Y er to kæder, der kun har dobbeltbindinger mellem carbonatomer. Stof X har 3 konjugerede dobbeltbindinger, og stof Y har 9.

  1. Hvad sker der med en elektron i molekylet, når molekylet absorberer lys?
  2. I hvilket af de to stoffer er elektronens spring størst?
  3. Hvilket af de to stoffer absorberer lys med den længste bølgelængde?
  4. Det ene stof er farveløst, og det andet er gult. Hvilket af dem er gult? Begrund dit svar.

Se figuren med de tre energidiagrammer på siden T2.1. Sammenlign pilenes længde.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Jo længere det konjugerede system er, jo … er springet.
  • Et lille spring svarer til lys med … energi, og det er lys med en … bølgelængde.
  • En kæde skal have omkring … konjugerede dobbeltbindinger, før den absorberer synligt lys.
  1. En af de delokaliserede elektroner hopper op på et højere energitrin.
  2. I stof X. Det har det korteste konjugerede system, og så er springet størst.
  3. Stof Y. Det har det længste konjugerede system, og så er springet mindst. Et lille spring svarer til lys med lidt energi, og det er lys med en lang bølgelængde.
  4. Stof Y. En kæde skal have omkring 8 konjugerede dobbeltbindinger, før den absorberer synligt lys. Stof Y har 9. Det absorberer violet lys og ser gult ud. Stof X har kun 3 og absorberer kun ultraviolet lys.

Opgave T2.1.5: Aflæs grafen

Graf over absorptionsmaksimum mod antallet af konjugerede dobbeltbindinger. Med 2 er det 217 nanometer, med 5 er det 334, med 8 er det 413, og med 11 er det 470 nanometer. Kurven krydser grænsen til synligt lys ved 400 nanometer, når der er omkring 8 konjugerede dobbeltbindinger.

Grafen viser λmax for kæder med flere og flere konjugerede dobbeltbindinger. Det er den samme graf som på siden T2.1.

  1. Aflæs λmax for en kæde med 4 konjugerede dobbeltbindinger.
  2. Aflæs λmax for en kæde med 6 konjugerede dobbeltbindinger.
  3. Er de to stoffer fra spørgsmål a og b farvede eller farveløse? Begrund dit svar.
  4. Hvor mange konjugerede dobbeltbindinger skal en kæde have, for at λmax er omkring 450 nm?
  5. Hvor meget stiger λmax fra 2 til 5 konjugerede dobbeltbindinger? Hvor meget stiger den fra 8 til 11? Hvad fortæller de to tal om kurven?

Find antallet af dobbeltbindinger på den vandrette akse. Gå lodret op til kurven og derfra vandret ud til den lodrette akse.

Synligt lys begynder ved 400 nm. Det er den stiplede linje i grafen.

Til spørgsmål e: Brug tallene ved de fire punkter, og træk dem fra hinanden to og to. Du kan begynde din sætning sådan: “Jo længere kæden er i forvejen, jo …”

  1. Omkring 300 nm.
  2. Omkring 365 nm.
  3. Farveløse. Begge absorberer mest ved en bølgelængde under 400 nm. Det er ultraviolet lys, så alt det synlige lys slipper igennem.
  4. Omkring 10.
  5. Fra 2 til 5 stiger λmax med 334 nm − 217 nm = 117 nm. Fra 8 til 11 stiger den med 470 nm − 413 nm = 57 nm. Kurven bliver fladere. Jo længere kæden er i forvejen, jo mindre flytter en ny dobbeltbinding toppen.

Opgave T2.1.6: Fire glas uden etiket

Fire stoffer er opløst i hver sit glas. Tabellen viser, hvor de absorberer mest. Tallene er eksempler.

Stof λmax
P 280 nm
Q 440 nm
R 540 nm
S 610 nm

Etiketterne er faldet af glassene. Ét glas er farveløst, ét er gult, ét er lilla, og ét er blåt.

  1. Hvilket af de fire stoffer absorberer kun ultraviolet lys?
  2. Hvilken farve har det lys, hvert af de tre andre stoffer absorberer mest?
  3. Hvilket stof er der i hvert af de fire glas?

Find hver bølgelængde i tabellen over lysets farver i afsnit B5.1. Lys med en kortere bølgelængde end 400 nm er ultraviolet.

Den farve, vi ser, er komplementærfarven til det lys, stoffet absorberer. Stof Q absorberer violet lys. Find violet i tabellen over komplementærfarver i afsnit B5.1, og se, hvilken farve vi ser.

  1. Stof P. 280 nm er kortere end 400 nm.
  2. Stof Q absorberer violet lys, stof R absorberer grønt lys, og stof S absorberer orange lys.
  3. Stof P er i det farveløse glas, for det absorberer ikke synligt lys. Stof Q er i det gule glas, stof R er i det lilla, og stof S er i det blå.

Opgave T2.1.7: Toppens plads og højde

En opløsning af det gule farvestof E102 har en top ved 427 nm i sit absorptionsspektrum. Absorbansen i toppen er 0,84.

  1. Opløsningen fortyndes med vand, så koncentrationen bliver halvt så stor. Ved hvilken bølgelængde ligger toppen nu?
  2. Hvor stor er absorbansen i toppen efter fortyndingen?
  3. Hvordan ser den fortyndede opløsning ud?
  4. En anden opløsning har sin top ved 504 nm. Er det det samme farvestof? Hvilken farve har den opløsning?
  5. En elev siger: “Når jeg fortynder en farvet opløsning, flytter toppen sig, for farven ændrer sig jo.” Forklar, hvad eleven har misforstået.

Læs de to punkter under tabellen i afsnittet Absorbans og farve på siden T2.1. Det ene handler om toppens plads, og det andet handler om toppens højde.

Absorbansen er ligefrem proportional med koncentrationen. Det står i afsnit B5.3. Bliver koncentrationen halvt så stor, bliver absorbansen også halvt så stor.

Til spørgsmål e kan du begynde dine sætninger sådan:

  • Toppens plads afhænger af …
  • Når opløsningen fortyndes, bliver toppen …, men den …

  1. Stadig ved 427 nm. Toppens plads afhænger af molekylet, og molekylerne er de samme som før.

  2. Absorbansen er ligefrem proportional med koncentrationen. Halvt så stor koncentration giver halvt så stor absorbans.

\[ A = \frac{0{,}84}{2} = 0{,}42 \]

  1. Den er stadig gul, men farven er svagere.

  2. Nej. Toppen ligger et andet sted, så det er et andet molekyle. Lys med bølgelængden 504 nm er blågrønt, og opløsningen er rød. Det passer med farvestoffet E129 i tabellen på siden T2.1.

  3. Toppens plads afhænger af molekylet og ikke af koncentrationen. Når opløsningen fortyndes, bliver toppen lavere, men den bliver liggende ved den samme bølgelængde. Farven er den samme som før. Den er bare svagere.