Opgaver til T2.3

Opgaverne hører til siden T2.3 Farver, der skifter. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave T2.3.1: De vigtigste ord

  1. Hvad er en syre-base-indikator?
  2. Hvad er forskellen på en indikators syreform og dens baseform?
  3. Hvad er et omslagsområde?
  4. Hvad er anthocyaniner?
  5. Hvad gør et blegemiddel ved et farvestof?

Læs afsnittet En indikator er et farvestof og de første linjer i afsnittene Rødkål og Blegning på siden T2.3.

Syreformen skrives HIn, og baseformen skrives In−. Omslagsområdet er et stykke af pH-skalaen. Et blegemiddel fjerner ikke farvestoffet.

  1. Et farvestof, som selv er en svag syre. Syreformen og baseformen har hver sin farve.
  2. Syreformen har én hydron mere end baseformen. De to former har hvert sit konjugerede system og derfor hver sin farve.
  3. Det område på pH-skalaen, hvor der er både syreform og baseform i opløsningen. Her skifter indikatoren farve.
  4. Farvestofferne i rødkål, blåbær og røde druer. De skifter farve med pH.
  5. Det ødelægger chromoforen, så farven forsvinder.

Opgave T2.3.2: Methylorange i fire glas

Fire glas med farveløse opløsninger får hver et par dråber methylorange.

Glas pH
1 1,5
2 3,8
3 7,0
4 11,0
  1. Hvilken farve får opløsningen i hvert glas?
  2. I hvilke glas er methylorange på baseformen?
  3. I hvilket glas er der både syreform og baseform?
  4. Kan methylorange vise, om en opløsning er neutral eller basisk? Begrund dit svar.
  5. Hvilken farve har det lys, methylorange absorberer mest i glas 1? Og i glas 4?

Se figuren med de to former af methylorange. Under navnet på hver form står den pH, hvor formen findes.

Under pH 3,1 er methylorange på syreformen, som er rød. Over pH 4,4 er den på baseformen, som er gul. Omslagsområdet ligger imellem.

Til spørgsmål e: Syreformen har sin top ved 507 nm, og baseformen har sin top ved 464 nm. Find de to bølgelængder i tabellen over lysets farver i afsnit B5.1.

  1. Glas 1 bliver rødt. Glas 2 bliver orange. Glas 3 og glas 4 bliver gule.
  2. I glas 3 og glas 4. Her er pH over 4,4.
  3. I glas 2. pH 3,8 ligger i omslagsområdet mellem 3,1 og 4,4. Rød og gul giver tilsammen orange.
  4. Nej. Methylorange er gul både ved pH 7 og ved pH 11, for den er på baseformen begge steder.
  5. I glas 1 absorberer syreformen mest grønt lys. I glas 4 absorberer baseformen mest blåt lys.

Opgave T2.3.3: Rødkål i køkkenet

Du har tre glas med rødkålssaft. Saften er violet. Brug tabellen i afsnittet Rødkål på siden T2.3.

  1. Hvad er pH i saften omtrent?
  2. Du hælder eddike i det første glas, og pH falder til under 3. Hvilken farve får saften?
  3. Du rører natron i det andet glas, og pH stiger til omkring 8. Hvilken farve får saften?
  4. Du hælder en opløsning af natriumhydroxid i det tredje glas, og pH stiger til 13. Hvilken farve får saften?
  5. Methylorange har to farver. Hvorfor har rødkålssaft flere?

Find farven violet i tabellen, og aflæs pH. Find så de tre andre pH-værdier i tabellen.

Til spørgsmål e: Methylorange findes i to former, en syreform og en baseform. Læs sætningerne lige over tabellen. Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Anthocyaninerne findes i …
  • Hver form har sit eget … og derfor sin egen …
  1. Omkring 6.
  2. Rød.
  3. Blå.
  4. Gul.
  5. Anthocyaninerne i rødkål findes i flere end to former. Hver form har sit eget konjugerede system og derfor sin egen farve. pH bestemmer, hvilken form der er mest af.

Opgave T2.3.4: To spektre af bromthymolblåt

To absorptionsspektre for den samme indikator. Kurve 1 har top ved 433 nanometer. Kurve 2 er stiplet og har top ved 617 nanometer.

Indikatoren bromthymolblåt, som ofte kaldes BTB, er gul i sur opløsning og blå i basisk. Det kan du se i figuren i afsnit 7.3 i bogen til C-niveau. Figuren her viser absorptionsspektre for indikatorens to former. Spektrene er tegnede, ikke målte.

  1. Aflæs λmax for kurve 1 og for kurve 2.
  2. Hvilken farve har det lys, hver af de to former absorberer mest?
  3. Hvilken farve har en opløsning, der giver kurve 1? Og en opløsning, der giver kurve 2?
  4. Hvilken kurve hører til syreformen, og hvilken hører til baseformen?
  5. Omkring pH 7 er der både syreform og baseform i opløsningen. Hvilket lys bliver ikke absorberet, og hvilken farve har opløsningen?

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

Den farve, vi ser, er komplementærfarven til det lys, stoffet absorberer. Brug tabellen over komplementærfarver i afsnit B5.1.

Til spørgsmål e kan du begynde dine sætninger sådan:

  • Syreformen absorberer … lys, og baseformen absorberer … lys.
  • Lyset imellem de to toppe er …
  1. Kurve 1 har sin top omkring 435 nm, og kurve 2 har sin top omkring 615 nm.
  2. Formen med kurve 1 absorberer violet lys. Formen med kurve 2 absorberer orange lys.
  3. Kurve 1 giver en gul opløsning. Kurve 2 giver en blå opløsning.
  4. Kurve 1 hører til syreformen, for bromthymolblåt er gul i sur opløsning. Kurve 2 hører til baseformen, som er blå.
  5. Syreformen absorberer violet lys, og baseformen absorberer orange lys. Lyset imellem de to toppe er grønt, og det bliver ikke absorberet. Opløsningen er grøn. Det passer med, at bromthymolblåt er grøn omkring pH 7.

Opgave T2.3.5: Ligevægten i glasset

Bromthymolblåt er en svag syre ligesom methylorange. Syreformen HIn er gul, og baseformen In− er blå.

HIn(aq) + H2O(l) ⇌ In−(aq) + H3O+(aq)

To glas indeholder en grøn opløsning med både HIn og In−.

  1. Hvilket af stofferne HIn og In− er syren, og hvilket er den korresponderende base?
  2. Der dryppes saltsyre i det første glas. Hvilken ion fra reaktionsskemaet kommer der mere af?
  3. Hvilken vej forskydes ligevægten i det første glas, og hvilken farve får opløsningen?
  4. Der dryppes en opløsning af natriumhydroxid i det andet glas. Hydroxidionerne reagerer med oxoniumionerne og danner vand. Hvilken vej forskydes ligevægten, og hvilken farve får opløsningen?
  5. Forklar svaret på spørgsmål d med Le Chateliers princip.

Syren har én hydron mere end sin korresponderende base. Det står i afsnit B6.1. Tabellen De fire indgreb i afsnit B2.5 viser, hvilken vej en ligevægt forskydes.

Oxoniumionen står på højre side i reaktionsskemaet. Den er et produkt.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Saltsyre giver flere … Et produkt er tilsat, og ligevægten forskydes mod …
  • Hydroxidionerne fjerner … Et produkt er fjernet, og ligevægten forskydes mod …
  • Indgrebet fjerner … Ligevægten forskydes i den retning, hvor der bliver dannet …
  1. HIn er syren, og In− er den korresponderende base. HIn har én hydron mere end In−.
  2. Oxoniumioner, H3O+.
  3. Mod venstre. Et produkt er tilsat, og så bliver der dannet mere HIn. Opløsningen bliver gul.
  4. Mod højre. Hydroxidionerne fjerner oxoniumioner, så et produkt er fjernet. Der bliver dannet mere In−, og opløsningen bliver blå.
  5. Indgrebet fjerner oxoniumioner. Ligevægten forskydes i den retning, hvor der bliver dannet oxoniumioner igen. Det er mod højre.

Opgave T2.3.6: Phenolphthalein

Brug figuren med phenolphthalein på siden T2.3.

  1. Hvilken farve har phenolphthalein ved pH 3, ved pH 7 og ved pH 12?
  2. I den farveløse form har carbonatomet i midten fire enkeltbindinger. Hvad gør det ved det konjugerede system?
  3. Hvorfor er den form farveløs?
  4. Hvad sker der med molekylet, når opløsningen bliver basisk?
  5. Den lyserøde form absorberer mest omkring 550 nm. Hvilken farve har det lys? Hvordan passer det med opløsningens farve?

Læs afsnittet Phenolphthalein på siden T2.3. Øverst i hver halvdel af figuren står den pH, hvor formen findes.

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Carbonatomet i midten afbryder … De tre ringe er …
  • Et lille konjugeret system absorberer kun …
  • I basisk opløsning afgiver molekylet … Carbonatomet i midten får …

Til spørgsmål e: Brug tabellen over komplementærfarver i afsnit B5.1.

  1. Farveløs ved pH 3 og ved pH 7. Lyserød ved pH 12.
  2. Carbonatomet i midten afbryder rækken af konjugerede dobbeltbindinger. De tre ringe er tre små systemer hver for sig.
  3. Et lille konjugeret system absorberer kun ultraviolet lys. Alt det synlige lys slipper igennem.
  4. Molekylet afgiver to hydroner. Carbonatomet i midten får en dobbeltbinding til den ene ring. Nu hænger to af ringene sammen i ét stort konjugeret system.
  5. Grønt lys. Når det grønne lys er væk, ser vi farven lilla. Den lyserøde farve er en lys, rødlig lilla.

Opgave T2.3.7: Pletten på dugen

En hvid dug har en gul plet. Farvestoffet i pletten har 8 konjugerede dobbeltbindinger. Dugen bliver vasket med klorin, som indeholder hypochlorit, ClO−. Bagefter kan pletten ikke ses.

  1. Hvad er chromoforen i farvestoffet?
  2. Hypochlorit reagerer med dobbeltbindingen midt i rækken, så den bliver til en enkeltbinding. Hvad sker der med det konjugerede system?
  3. Hvorfor kan pletten ikke ses bagefter?
  4. Find oxidationstallet for chlor i ClO− og i Cl−.
  5. Bliver hypochlorit oxideret eller reduceret, når det bliver til chlorid? Hvad sker der så med farvestoffet?
  6. Er farvestoffet væk fra dugen? Begrund dit svar.

Se figuren med blegemidlet på siden T2.3. Reglerne for oxidationstal står i afsnit 8.3 i bogen til C-niveau.

Til spørgsmål b og c: Tæl dobbeltbindingerne på hver side af det sted, hvor blegemidlet har reageret. Hvilket lys absorberer så korte systemer?

Til spørgsmål d: Oxygen har −II. Summen af oxidationstallene i ClO− skal være ionens ladning, som er −1.

Til spørgsmål e: Et stof bliver reduceret, når oxidationstallet falder.

Til spørgsmål f kan du begynde din sætning sådan: “Resterne af farvestoffet sidder der stadig, men de …”

  1. Rækken af de 8 konjugerede dobbeltbindinger.
  2. Det bliver delt i to korte stykker. Det ene har 3 konjugerede dobbeltbindinger, og det andet har 4.
  3. De to korte systemer absorberer kun ultraviolet lys. Alt det synlige lys bliver kastet tilbage fra dugen, og pletten ser hvid ud ligesom resten af dugen.
  4. I ClO− har oxygen −II. Summen skal være −1, så chlor har +I, for (+1) + (−2) = −1. Cl− er en ion med ét atom, så chlor har −I.
  5. Hypochlorit bliver reduceret, for oxidationstallet for chlor falder fra +I til −I. Farvestoffet bliver oxideret.
  6. Nej. Resterne af farvestoffet sidder der stadig. De kan bare ikke ses, fordi de ikke absorberer synligt lys.