Opgaver til T2.2

Opgaverne hører til siden T2.2 Chromofore grupper. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave T2.2.1: De vigtigste ord

  1. Hvad er en chromofor?
  2. Hvad er en chromofor gruppe?
  3. Hvad er en azogruppe?
  4. Hvad er et azofarvestof?
  5. Hvad er en hjælpegruppe?

Læs afsnittene Chromoforen, Azofarvestoffer og Hjælpegrupper på siden T2.2.

Chromoforen er en del af et molekyle. En azogruppe består af to atomer af det samme grundstof. En hjælpegruppe kaldes også en auxochrom.

  1. Den del af et molekyle, der absorberer lyset. I et farvestof er det det konjugerede system.
  2. En lille gruppe med en eller flere dobbeltbindinger, som chromoforen er sat sammen af.
  3. To nitrogenatomer med en dobbeltbinding imellem, N=N.
  4. Et farvestof med en azogruppe. Azogruppen binder to benzenringe sammen.
  5. En gruppe, der ikke selv er en chromofor, men som ændrer chromoforens farve.

Opgave T2.2.2: Chromofor gruppe eller ej?

Her er otte bindinger og grupper: C=C, C−C, C=O, O−H, N=N, C−H, nitrogruppen −NO2 og benzenringen.

  1. Hvilke fem af dem er chromofore grupper?
  2. Hvad har de fem chromofore grupper til fælles?
  3. Hvad hedder grupperne C=O og N=N?
  4. Ethen har én C=C, og propanon har én C=O. Begge stoffer er farveløse. Forklar hvorfor.

En chromofor gruppe har en eller flere dobbeltbindinger.

Til spørgsmål d: Læs sætningerne lige under figuren. Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • En enkelt chromofor gruppe absorberer kun …
  • Først når flere chromofore grupper sidder i …, bliver systemet …
  1. C=C, C=O, N=N, nitrogruppen og benzenringen.
  2. De har alle en eller flere dobbeltbindinger.
  3. C=O er en carbonylgruppe, og N=N er en azogruppe.
  4. En enkelt chromofor gruppe absorberer kun ultraviolet lys. Først når flere af dem sidder i en konjugeret række, bliver systemet stort nok til at absorbere synligt lys.

Opgave T2.2.3: Hvilken familie?

Tabellen beskriver tre farvestoffer. Stof P og stof Q er eksempler.

Stof Farve Molekylet
P gul en lang kæde med 9 konjugerede C=C, kun carbon og hydrogen
Q rød to benzenringe bundet sammen af N=N, to sulfonatgrupper
R blå en C=C i midten med C=O og N på begge sider
  1. Hvilken familie af farvestoffer hører hvert af de tre stoffer til?
  2. Hvad er chromoforen i stof P?
  3. Hvad er chromoforen i stof Q?
  4. Nævn et sted i hverdagen, hvor du møder hver af de tre familier.
  5. De røde, violette og blå farver i bær og rødkål kommer fra en fjerde familie. Hvad hedder den?

Brug tabellen under afsnittet Tre familier af farvestoffer på siden T2.2.

Azogruppen N=N findes kun i den ene familie. Chromoforen er det konjugerede system. I figuren med de tre farvestoffer er det tegnet med grønt.

  1. Stof P er et carotenoid. Stof Q er et azofarvestof. Stof R er indigo.
  2. Den lange kæde af konjugerede C=C.
  3. De to benzenringe og azogruppen. Tilsammen er de ét konjugeret system.
  4. Carotenoider: gulerødder og æggeblommer. Azofarvestoffer: slik, sodavand og tøj. Indigo: cowboybukser.
  5. Anthocyaniner.

Opgave T2.2.4: Tre azofarvestoffer

Tre azofarvestoffer. A er azobenzen med en hydroxygruppe i den ene ende. B er azobenzen med en aminogruppe i den ene ende og en nitrogruppe i den anden. C er azobenzen med en sulfonatgruppe i den ene ende.

Figuren viser tre azofarvestoffer.

  1. Find azogruppen i hvert molekyle. Hvad binder den sammen?
  2. Hvilke grupper sidder der ude i enderne af molekyle A, B og C? Skriv navn og formel.
  3. Hvilke af grupperne skubber elektroner ind i det konjugerede system, og hvilken trækker elektroner til sig?
  4. Hvilket af de tre farvestoffer absorberer lys med den længste bølgelængde? Begrund dit svar.
  5. Hvilket af de tre farvestoffer kan lettest opløses i vand? Begrund dit svar.

Azogruppen er de to N midt i molekylet. Læs afsnittet Hjælpegrupper på siden T2.2.

−OH og −NH2 har ledige elektronpar. −NO2 trækker elektroner til sig. −SO3− har en ladning.

Til spørgsmål d: Se efter et molekyle, som har en gruppe, der skubber, i den ene ende og en gruppe, der trækker, i den anden.

  1. Azogruppen er de to nitrogenatomer med en dobbeltbinding imellem, N=N. Den binder de to benzenringe sammen til ét konjugeret system.
  2. A har en hydroxygruppe, −OH. B har en aminogruppe, −NH2, og en nitrogruppe, −NO2. C har en sulfonatgruppe, −SO3−.
  3. Hydroxygruppen og aminogruppen skubber elektroner ind i systemet, for de har ledige elektronpar. Nitrogruppen trækker elektroner til sig.
  4. Farvestof B. Aminogruppen skubber i den ene ende, og nitrogruppen trækker i den anden. Så flytter toppen i spektret sig særlig langt mod længere bølgelængder.
  5. Farvestof C. Sulfonatgruppen har en ladning, og den gør farvestoffet opløseligt i vand. Gruppen ændrer næsten ikke farven.

Opgave T2.2.5: Vand eller olie?

β-caroten er et carotenoid. Molekylet består kun af carbon og hydrogen. Farvestof X er et eksempel på et azofarvestof. Det har to sulfonatgrupper, −SO3−.

  1. Hvilket af de to farvestoffer er upolært?
  2. Hvilket af dem kan opløses i vand, og hvilket kan opløses i olie?
  3. Hvilken del af farvestof X er hydrofil?
  4. Revne gulerødder bliver stegt i olie, og olien bliver orange. Bliver gulerødderne kogt i vand, får vandet næsten ingen farve. Forklar forskellen.
  5. Du skal farve en sodavand og en madolie gule. Hvilken familie af farvestoffer vælger du til hver af dem?

Læs teksten lige under tabellen i afsnittet Tre familier af farvestoffer på siden T2.2. Ordene hydrofil og hydrofob står i afsnit B3.2.

Stoffer, der ligner hinanden, blandes med hinanden. Vand er polært, og olie er upolær.

Til spørgsmål d kan du begynde dine sætninger sådan:

  • β-caroten er …, og det er olie også. Derfor …
  • Vand er …, og derfor …
  1. β-caroten. Det består kun af carbon og hydrogen.
  2. Farvestof X kan opløses i vand. β-caroten kan opløses i olie.
  3. De to sulfonatgrupper. De har en ladning, og den gør farvestoffet opløseligt i vand.
  4. β-caroten er upolært, og det er olie også. Derfor går farvestoffet fra gulerødderne ud i olien. Vand er polært, og derfor kan β-caroten ikke opløses i vandet. Den lange carbonkæde er hydrofob.
  5. Et azofarvestof med sulfonatgrupper til sodavanden, for den består mest af vand. Et carotenoid til madolien.

Opgave T2.2.6: Skub og træk

Tabellen viser, hvor azobenzen absorberer mest, når der sidder forskellige grupper på ringene. Tallene er fra figuren med hjælpegrupper på siden T2.2.

Stof Grupper på ringene Absorberer mest ved
1 ingen 320 nm
2 −NH2 385 nm
3 −N(CH3)2 408 nm
4 −N(CH3)2 og −NO2 478 nm

Gruppen −N(CH3)2 er en aminogruppe, hvor de to hydrogenatomer er skiftet ud med methylgrupper. Den skubber elektroner ligesom −NH2.

  1. Hvilke af de fire stoffer har deres top i det ultraviolette lys?
  2. Hvor mange nanometer flytter toppen sig fra stof 1 til stof 2?
  3. Hvor mange nanometer flytter toppen sig fra stof 3 til stof 4?
  4. Forklar, hvorfor toppen flytter sig, når azobenzen får en aminogruppe.
  5. Forklar, hvorfor toppen flytter sig særlig langt i stof 4.

Synligt lys begynder ved 400 nm. Til spørgsmål b og c: Træk de to bølgelængder fra hinanden. Læs afsnittet Hjælpegrupper på siden T2.2.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Nitrogenatomet i aminogruppen har et ledigt … Det går med i … og gør det …
  • Et større konjugeret system absorberer lys med en … bølgelængde.
  • I stof 4 sidder der en gruppe, der …, i den ene ende og en gruppe, der …, i den anden.
  1. Stof 1 og stof 2. De absorberer mest ved 320 nm og 385 nm, og det er under 400 nm.
  2. Toppen flytter sig 385 nm − 320 nm = 65 nm
  3. Toppen flytter sig 478 nm − 408 nm = 70 nm
  4. Nitrogenatomet i aminogruppen har et ledigt elektronpar. Det går med i det konjugerede system og gør det større. Et større konjugeret system absorberer lys med en længere bølgelængde.
  5. I stof 4 sidder der en gruppe, der skubber elektroner, i den ene ende og en gruppe, der trækker elektroner, i den anden. Det er −N(CH3)2, der skubber, og −NO2, der trækker. Så flytter toppen sig særlig langt.

Opgave T2.2.7: Fra benzen til farvestof

Benzen er farveløs. Azobenzen absorberer mest ved 320 nm og er svagt gult. Sætter man de rigtige grupper på azobenzen, bliver det til et kraftigt farvestof.

  1. Hvor mange dobbeltbindinger er der i det konjugerede system i benzen?
  2. Hvor mange dobbeltbindinger er der i det konjugerede system i azobenzen?
  3. Hvorfor er benzen farveløs?
  4. Lys med bølgelængden 320 nm er ultraviolet. Forklar, hvorfor azobenzen alligevel er svagt gult.
  5. En kæde af C=C skal have omkring 8 konjugerede dobbeltbindinger for at være farvet. Hvorfor gælder den regel ikke for azofarvestoffer?
  6. Du skal lave et azofarvestof, som har en kraftig farve og kan opløses i vand. Hvilke tre grupper vil du sætte på azobenzen?

En benzenring har tre dobbeltbindinger. Azobenzen har to benzenringe og en azogruppe. Du kan se molekylet øverst i figuren med hjælpegrupper.

Til spørgsmål d: Azobenzen absorberer mest ved 320 nm, men ikke kun dér. Du kan begynde din sætning sådan: “Azobenzen absorberer også en smule … lys, og når det er væk, …”

Til spørgsmål e: Læs boksen Reglen gælder for kæder af C=C på siden T2.1.

Til spørgsmål f: Én gruppe skal skubbe elektroner, én skal trække elektroner, og én skal gøre stoffet opløseligt i vand.

  1. Der er 3.
  2. Der er 7: 3 i hver ring og 1 i azogruppen.
  3. Det konjugerede system er lille. Benzen absorberer kun ultraviolet lys, og alt det synlige lys slipper igennem.
  4. Azobenzen absorberer mest ultraviolet lys, men det absorberer også en smule violet lys. Når lidt af det violette lys er væk, ser stoffet svagt gult ud.
  5. Reglen gælder kun for kæder, der kun har C=C. Med benzenringe, en azogruppe og hjælpegrupper med ledige elektronpar kan et kortere system være farvet.
  6. En gruppe, der skubber elektroner, i den ene ende. Det kan være −NH2 eller −OH. En nitrogruppe, −NO2, som trækker elektroner, i den anden ende. Og en sulfonatgruppe, −SO3−, som gør farvestoffet opløseligt i vand.