bij dit examen
Tenzij anders vermeld, is er sprake van standaardomstandigheden:
T = 298 K en p = p0.
opgave 1Kwaliteitscontrole voor straight whiskey
‘Straight whiskey’ is whiskey die minimaal twee jaar is gerijpt op
eikenhouten vaten. De vaten worden eerst van binnen gebrand, waarbij
door thermolyse onder andere karamel wordt gevormd. Straight whiskey
heeft daarom een karakteristieke bruine kleur. Whiskey die minder lang is
gerijpt, is lichter van kleur. Om deze whiskey dezelfde luxe uitstraling te
geven als straight whiskey, wordt vaak de kleurstof E-150 toegevoegd aan
het eindproduct. E-150 is een mengsel van verschillende stoffen dat wordt
verkregen door thermolyse van sacharose (C12H22O11) bij 200 °C.
Als eerste reageren hierbij de OH-groepen die zijn gebonden aan de
C-atomen die in de ringen direct naast de etherbinding tussen de beide
ringen van sacharose liggen. Onder afsplitsing van een molecuul water
wordt een nieuwe etherbinding gevormd. De ontstane stof is
isosachrosan.
Op de uitwerkbijlage is de vergelijking van de omzetting van sacharose tot
isosachrosan onvolledig weergegeven.
12puitwerkbijlage
Maak op de uitwerkbijlage deze vergelijking compleet. Gebruik
structuurformules zoals op de bijlage.
Een straight whiskey is wat betreft de kleur niet te onderscheiden van een
whiskey waaraan E-150 is toegevoegd. Om toch onderscheid te kunnen
maken is een test ontwikkeld. Deze test richt zich op de aanwezigheid van
de stoffen furfural (FF) en 5-hydroxymethylfurfural (HMF) die tijdens de
thermolyse van het eikenhouten vat ontstaan. De schematische
structuurformules van FF en HMF zijn in figuur 1 weergegeven.
figuur 1
In eikenhout komt behalve cellulose ook de polysacharide xylaan
(H–(C5H8O4)n–OH) voor. Tijdens de thermolyse van het eikenhout wordt
HMF gevormd uit cellulose, terwijl FF wordt gevormd uit xylaan. Het enige
bijproduct van de vorming van FF uit xylaan is water.
23p
Geef de vergelijking van de vorming van FF uit xylaan. Gebruik hierbij
molecuulformules.
Op de uitwerkbijlage is de laatste reactiestap van het mechanisme van de
vorming van HMF weergegeven.
32puitwerkbijlage
Maak op de uitwerkbijlage het mechanisme compleet.
− Geef voor de pijl alle niet-bindende elektronenparen weer.
− Geef voor de pijl met pijlen weer hoe elektronenparen worden
verplaatst tijdens de omzetting.
In straight whiskey ligt de molverhouding van HMF en FF in het gebied
In whiskey waar E-150 aan is toegevoegd, is deze verhouding anders.
Dit geeft de mogelijkheid om te controleren of een whiskey eventueel
onterecht als straight whiskey wordt verkocht.
Hiertoe bepaalt men met behulp van chromatografie de verhouding tussen
HMF en FF. Aangezien de detector een verschillende gevoeligheid kent
voor FF en HMF wordt eerst een chromatogram gemaakt met een
standaardoplossing. Deze standaardoplossing bevat de stoffen HMF en
FF in de molverhouding 1: 1. In figuur 2 zijn het chromatogram van de
standaardoplossing en dat van een monster whiskey weergegeven. Naast
elke piek is het relatieve piekoppervlak genoteerd.
figuur 2
Dit onderzoek kon op twee manieren worden uitgevoerd:
1 een apolaire stationaire fase gecombineerd met een polaire mobiele
fase;
2 een polaire stationaire fase gecombineerd met een apolaire mobiele
fase.
43p
Leg uit met behulp van figuur 1 en figuur 2 welke manier is gebruikt in
deze bepalingen.
53p
Voer de volgende opdrachten uit:
− Bepaal de molverhouding 
in het monster. Gebruik figuur 2.
in het monster. Gebruik figuur 2.− Geef aan of het monster afkomstig kan zijn van een straight whiskey.
opgave 2Zwavelproductie
Zwavel is een belangrijke grondstof voor onder andere de productie van
zwavelzuur. Vroeger werd zwavel gedolven uit sulfaat-ertsen, maar
tegenwoordig wordt vrijwel alle zwavel geproduceerd uit H2S, een product
dat vrijkomt bij de verwerking van aardolie.
De omzetting van H2S tot zwavel vindt plaats via het claus-proces. In het
claus-proces verlopen twee reacties.
2
H2S (g) + 3 O2 (g) → 2 SO2 (g) + 2 H2O (g) (reactie 1)
2 H2S (g) + SO
(reactie 2)
(reactie 2)De waarde van x is hierin alleen afhankelijk van de temperatuur.
Op de uitwerkbijlage bij vraag 11 is een deel van een claus-installatie
weergegeven. In reactor 1 (R1) wordt H2S onvolledig omgezet volgens
reactie 1. In R1 verloopt ook al deels reactie 2.
Om het H2S verder om te zetten tot Sx volgens reactie 2 is een volgende
reactor (R2) nodig. In R2 verloopt alleen reactie 2. Door het gebruik van
een katalysator in R2 kan het evenwicht van reactie 2 zich snel instellen.
Om in het totale proces uiteindelijk een hoge omzettingsgraad van H2S
naar zwavel te verkrijgen, wordt de zuurstoftoevoer in R1 zodanig
geregeld dat de molverhouding H2S: O2 bij de invoer in R1 2: 1 is.
62p
Leid de totaalvergelijking voor het claus-proces af, waarbij alle H2S wordt
omgezet. Gebruik hierbij reactie 1 en reactie 2.
Een betrekkelijk kleine claus-installatie verwerkt per dag 20 ton H2S.
Lucht bevat 20,9 volume-% zuurstof.
74p
Bereken het volume in m3 lucht dat per dag minimaal in deze installatie
moet worden ingevoerd.
Geef je antwoord in het juiste aantal significante cijfers.
Reactie 2 blijkt een bijzondere reactie te zijn. Omdat de waarde van x
afhangt van de temperatuur, heeft de reactiewarmte van reactie 2 geen
constante waarde. Dit wordt veroorzaakt doordat de vormingswarmtes
van S2 en S8 niet gelijk zijn. De vormingswarmte van S8 is gelijkgesteld
aan nul. De vormingswarmte van S2 is +1,28·105 J mol–1.
83p
Bereken de reactiewarmte van reactie 2 in joule per mol H2S wanneer
uitsluitend S2 wordt gevormd.
Gebruik de waardes van de vormingswarmtes uit je informatieboek.
Het verband tussen de omzettingsgraad en de temperatuur in R2 van een
claus-installatie is onderzocht bij temperaturen boven 100 °C.
In de figuur zijn de resultaten van de metingen weergegeven.
De omzettingsgraad is in deze opgave gedefinieerd als het percentage
H2S dat wordt omgezet tot Sx. Behalve de omzettingsgraad is in de figuur
ook de gemiddelde waarde van x in Sx weergegeven.
figuur
Uit de figuur kan worden afgeleid of de reactie naar rechts van reactie 2
endotherm of exotherm is in het temperatuurgebied waar x > 6.
93p
Leg uit of de reactie naar rechts van reactie 2 endotherm of exotherm is
in het temperatuurgebied waar x > 6.
Gebruik gegevens uit de figuur en reactie 2.
De normen voor de maximale uitstoot van H2S en SO2 zijn bijzonder
streng. Men streeft met het claus-proces dan ook naar de maximale
omzettingsgraad.
101p
Geef een reden dat de norm vereist dat de maximale uitstoot van SO2
laag is.
De energie die in R1 vrijkomt, wordt door het gebruik van
warmtewisselaars voor een groot deel elders in het proces gebruikt als
bron van energie. In de warmtewisselaars wordt gebruikgemaakt van
water om energie op te nemen of af te staan.
Na R2 is er geen zuurstof meer aanwezig in het gasmengsel.
In scheidingsruimte 1 (S1) wordt een deel van de gevormde zwavel
gescheiden van de rest van de stoffen. Om de omzettingsgraad van H2S
en SO2 nog verder te vergroten, wordt het mengsel in een
warmtewisselaar weer verwarmd en in een volgende reactor (R3) geleid.
In R3 verloopt dezelfde reactie als in R2.
Na R3 zijn alle zwavelhoudende stoffen nog steeds niet volledig omgezet.
113puitwerkbijlage
Maak op de uitwerkbijlage het blokschema compleet.
− Teken R3, S1 en de tweede warmtewisselaar.
− Teken ontbrekende pijlen en de ontbrekende stoffen bij deze pijlen.
Gebruik hierbij Sx als notatie voor zwavel.
− Geef bij elke warmtewisselaar aan welke waterstroom warm is en
welke koud.
opgave 3Veiligheidsglas
Gelaagd veiligheidsglas is een composiet, die is opgebouwd uit twee of
meer lagen glas, met daartussen steeds een laag van een kunststof. Dit
soort veiligheidsglas wordt gebruikt in auto’s en als kogelwerend glas.
De kunststof is vervormbaar, waardoor veiligheidsglas beter bestand is
tegen breuk en er geen stukken glas loslaten als een glaslaag toch
breekt. De glaslagen zorgen voor krasbestendigheid en vormvastheid.
De meest gebruikte kunststof voor gelaagd glas is het willekeurig
(random) copolymeer PVA-PVB. In figuur 1 is de structuurformule
gegeven van de twee monomeer-eenheden in de keten van PVA-PVB.
Hierbij staat VA voor vinylalcohol en VB voor vinylbutyral.
figuur 1
PVA-PVB wordt geproduceerd door PVA in een waterige oplossing te
laten reageren met butanal. Hierbij reageren steeds twee OH-groepen
van naast elkaar gelegen VA-eenheden met één molecuul butanal. Bij
deze reactie wordt een willekeurig (random) copolymeer gevormd en
ontstaat nog één andere stof. Op de uitwerkbijlage is deze omzetting
onvolledig weergegeven.
123puitwerkbijlage
Maak de vergelijking op de uitwerkbijlage compleet.
Gebruik hierbij de structuurformule van butanal.
132p
Leg uit dat bij deze reactie een willekeurig (random) copolymeer ontstaat
en niet een blok-copolymeer. Gebruik je informatieboek.
De reactie tussen PVA en butanal vindt plaats in een batch-reactor bij een
constante temperatuur. Op de uitwerkbijlage is een mogelijk verloop van
de reactiesnelheid tegen de tijd weergegeven. De reactiesnelheid is hier
gedefinieerd als de hoeveelheid butanal per liter mengsel die per seconde
reageert.
Op t0 bevindt zich in de reactor een oplossing van PVA en butanal in
water. Naarmate de reactie vordert, stijgt het percentage VB-eenheden.
Vanaf t1 begint zich een suspensie te vormen van het gevormde PVA-
PVB. De vorming van de suspensie heeft invloed op de reactiesnelheid.
Hierdoor is het verloop van de reactiesnelheid niet zoals dat in de grafiek
is weergegeven.
143puitwerkbijlage
Voer op de uitwerkbijlage de volgende opdrachten uit:
− Geef met behulp van het botsende-deeltjesmodel een verklaring voor
de daling van de reactiesnelheid in het gedeelte t0 – t1.
− Schets hoe de grafiek na t1 mogelijk wel verder loopt.
− Geef een verklaring voor het geschetste verloop van de
reactiesnelheid na t1.
Voor de toepassing in gelaagd glas moet de reactie worden gestopt
voordat alle OH-groepen met butanal hebben gereageerd. Voor gebruik in
autoruiten wordt PVA-PVB-78 gebruikt. Dit copolymeer bestaat voor
78 massa-% uit VB-eenheden.
De molaire massa van een eenheid VA is 44,1 g mol–1.
153p
Bereken hoeveel procent van het oorspronkelijke aantal VA-eenheden
in PVA-PVB-78 over is. Gebruik figuur 1.
Met een titratie kan het percentage overgebleven OH-groepen worden
bepaald. Op deze wijze kan worden gecontroleerd of het geproduceerde
materiaal voldoet aan de specificaties.
Hieronder is deze bepaling beschreven:
1 Een monster PVA-PVB wordt in een organisch oplosmiddel opgelost.
Daarna wordt een reagens toegevoegd dat in een aflopende reactie
alle overgebleven OH-groepen omzet.
Per mol OH-groepen wordt hierbij 1 mol ethaanzuur gevormd.
2 Na de reactie wordt water toegevoegd. Ethaanzuur en het oplosmiddel
lossen op in water, de omgezette PVA-PVB lost niet op.
De gevormde oplossing wordt afgescheiden van de overige stoffen.
3 De oplossing die ethaanzuur bevat, wordt vervolgens getitreerd met
een KOH-oplossing met fenolftaleïen als indicator.
Voor een monster van 2,200 g PVA-PVB was 16,00 mL KOH-oplossing
met een molariteit van 0,650 M nodig om alle ethaanzuur volledig om te
zetten.
162p
Geef de naam van de twee scheidingsmethoden die in stap 2 van deze
bepaling worden toegepast.
172p
Geef de vergelijking van de reactie die tijdens de titratie verloopt.
Gebruik structuurformules voor de koolstofverbindingen.
Bij het omslagpunt van de indicator is alle ethaanzuur omgezet.
184p
Bereken het massapercentage PVB in het onderzochte monster.
Geef je antwoord in het juiste aantal significante cijfers.
De batch-productie van PVA-PVB levert korrels op. Deze korrels worden
verwarmd en gewalst tot een vervormbare folie. Bij een temperatuur van
70 °C wordt de folie vervolgens tussen de glaslagen aangebracht. Hierbij
wordt geen lijm gebruikt omdat de folie vanzelf hecht.
Wanneer de temperatuur tijdens het aanbrengen lager is dan 70 °C, is na
het afkoelen de hechting tussen het glasoppervlak en PVA-PVB minder
sterk. Dit is te verklaren aan de hand van de eigenschappen van
PVA-PVB bij verschillende temperaturen.
192p
Leg uit dat het PVA-PVB slechter hecht aan het glasoppervlak bij een
lagere temperatuur tijdens het aanbrengen.
Van PVA-PVB bestaan vele varianten. Bij veel soorten wordt voor de
verwerking nog een weekmaker toegevoegd. In de tabel zijn enkele
gegevens over drie soorten PVA-PVB opgenomen.
tabel
In figuur 2 zijn enkele atomen uit de bovenste lagen van het glasoppervlak
op microniveau weergegeven.
figuur 2
202p
Leg uit of materiaal II beter of slechter hecht aan glas dan materiaal I.
Gebruik hierbij begrippen op microniveau en geef aan welke interactie(s)
hierbij een rol speelt (spelen).
212p
Leg uit of materiaal I makkelijker of moeilijker vervormbaar is dan
materiaal III. Gebruik hierbij begrippen op microniveau en geef aan welke
interactie(s) hierbij een rol speelt (spelen).
opgave 4Dystrofine
Dystrofine is een groot eiwit dat ervoor zorgt dat spiercellen na uitrekken
weer terugveren en hun stevigheid behouden. In dystrofine kunnen drie
belangrijke delen worden aangewezen: domeinen A, B en C.
Domein A van dystrofine bindt aan het eiwit actine. In een onderzoek naar
deze binding heeft men een verkort dystrofine-eiwit gemaakt dat alleen uit
domein A bestaat.
Het binden van actinemoleculen aan moleculen dystrofine-A (Dys-A) kan
worden opgevat als een evenwicht (evenwicht 1).
Actine (aq) + Dys-A (aq) 
Actine–Dys-A (aq) (evenwicht 1)
Actine–Dys-A (aq) (evenwicht 1)In een experiment is een oplossing gebruikt met 3,0 µM actine en
6,0 µM dystrofine-A. Toen het evenwicht zich had ingesteld, bleek dat
28% van de actinemoleculen aan moleculen Dys-A was gebonden.
223p
Voer de volgende opdrachten uit:
− Geef de evenwichtsvoorwaarde van evenwicht 1.
− Bereken de waarde van de evenwichtsconstante van evenwicht 1.
In domein B zijn ruim 20 spectrine-repeats aanwezig. Een spectrine-
repeat is een deel van de peptideketen waarin alpha-helices in een
S-vormige lus zijn gevouwen (figuur 1). De achterzijde van de
peptideketen is hierbij weergegeven in het grijs.
figuur 1
Uit onderzoek aan domein B is gebleken dat dit domein elastische
eigenschappen heeft. De elasticiteit wordt toegeschreven aan de vorm
van de spectrine-repeats. Elke spectrine-repeat kan uitrekken en weer
terugveren. In figuur 1 is dit uitrekken schematisch weergegeven.
Als gevolg van het uitrekken verandert de ruimtelijke structuur van de
spectrine-repeats.
232p
Leg uit welk(e) structuurkenmerk(en) van een peptideketen is (zijn)
veranderd door het uitrekken. Noteer je antwoord als volgt:
− De primaire structuur is wel/niet veranderd, omdat…
− De secundaire structuur is wel/niet veranderd, omdat…
− De tertiaire structuur is wel/niet veranderd, omdat...
Domein C verbindt dystrofine met membraan-eiwitten. Hierbij speelt een
serine-eenheid in de peptideketen een grote rol.
Het H-atoom van de OH-groep in de restgroep van deze serine-eenheid is
vervangen door een PO32–-groep. De covalentie van het P-atoom is 5.
243p
Teken de structuurformule van deze serine-eenheid. Deze eenheid
bevindt zich in het midden van de peptideketen.
Geef hierbij de niet-bindende elektronenparen en de formele ladingen
weer.
Dystrofine wordt gecodeerd door één gen. Niet het gehele mRNA wordt
uiteindelijk vertaald. Het startcodon van dystrofine bevindt zich namelijk
op het codon met base-nummers 209, 210 en 211 van het mRNA.
Dit startcodon codeert voor de aminozuureenheid met nummer 1.
Wanneer zich een mutatie bevindt in het gen dat codeert voor dystrofine,
heeft dat soms ernstige gevolgen. In figuur 2 is een gedeelte van de
mRNA-volgorde bij gezond dystrofine weergegeven en dat gedeelte van
de mRNA-volgorde bij een mutatie van de aangegeven base.
figuur 2
De base met nummer 3396 in gezond mRNA is onderdeel van een codon
dat codeert voor een aminozuureenheid in gezond dystrofine.
254p
Voer de volgende opdrachten uit:
− Leid af voor welke aminozuureenheid in gezond dystrofine dit codon
codeert.
− Geef aan wat het gevolg van de mutatie is voor de eiwitsynthese.
Bronvermelding
Een opsomming van de in dit examen gebruikte bronnen, zoals teksten en afbeeldingen, is te vinden in het bij dit examen
behorende correctievoorschrift.
vraag 1
vraag 3
vraag 11
vraag 12
vraag 14
12p
23p
32p
43p
53p
62p
74p
83p
93p
101p
113p
123p
132p
143p
153p
162p
172p
184p
192p
202p
212p
223p
232p
243p
254p
