Aufgabenblock — AFB II
Zehn mehrschrittige Aufgaben aus Alltag und Labor — Kettenlängen, Recycling-Bilanzen, Proteine, Fette, Zucker und ein Blick zurück ins Säure-Base-Kapitel. Drei gestufte Tipps helfen beim Ansatz.
Zahnbürstenborsten bestehen oft aus Polyamid 6.10, gebildet aus Hexan-1,6-diamin \(\ce{H2N-(CH2)6-NH2}\) (\(M=116{,}21\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) und Decandisäure \(\ce{HOOC-(CH2)8-COOH}\) (\(M=202{,}24\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
a) Berechnen Sie die molare Masse der Repetiereinheit. b) Berechnen Sie die Masse an Wasser, die bei der Herstellung von \(1{,}00\,\mathrm{kg}\) PA 6.10 abgespalten wird.
Vollständige Lösung
\(50{,}0\,\mathrm{g}\) Methylmethacrylat \(\ce{CH2=C(CH3)-COOCH3}\) (\(M=100{,}11\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) werden mit \(0{,}100\,\mathrm{mmol}\) Starter umgesetzt. Jedes Startermolekül zerfällt in zwei Radikale; alle Monomere werden verbraucht, die Ketten brechen ausschließlich durch Kombination ab.
a) Geben Sie die Stoffmenge der entstehenden Makromoleküle an. b) Berechnen Sie die mittlere Zahl der Monomere pro Kette.
Vollständige Lösung
Polylactid (PLA) entsteht durch Polykondensation von Milchsäure \(\ce{CH3-CH(OH)-COOH}\) (\(M=90{,}08\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)); die Repetiereinheit ist \(\ce{[-O-CH(CH3)-CO\bond{-}]}\) (\(\ce{C3H4O2}\), \(M=72{,}06\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
a) Berechnen Sie die Masse an \(\ce{CO2}\), die beim Verbrennen von \(1{,}00\,\mathrm{kg}\) PLA entsteht. b) Berechnen Sie die Masse an Milchsäure, die bei vollständiger Hydrolyse von \(1{,}00\,\mathrm{kg}\) PLA zurückgewonnen wird.
Vollständige Lösung
Manche Frischhaltefolien bestehen aus Polyvinylidenchlorid (PVDC), dem Polymerisat von 1,1-Dichlorethen \(\ce{CH2=CCl2}\). Beim Verbrennen wird das gesamte Chlor als Chlorwasserstoff frei.
a) Berechnen Sie den Massenanteil an Chlor in PVDC. b) Berechnen Sie das Volumen an Chlorwasserstoff (\(V_m=24{,}5\,\mathrm{L\,mol^{-1}}\)), das aus \(1{,}00\,\mathrm{g}\) PVDC entsteht.
Vollständige Lösung
Eine proteinogene α-Aminosäure enthält genau ein N-Atom und ein S-Atom; die Elementaranalyse ergibt \(w(\ce{S})=21{,}49\,\%\) (\(M(\ce{S})=32{,}07\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)). Ihr Rest R ist unverzweigt und enthält keine weitere funktionelle Gruppe außer einer Thioether-Brücke \(\ce{-S\bond{-}}\).
a) Berechnen Sie die molare Masse der Aminosäure. b) Bestimmen Sie, wie viele C-Atome der Rest R enthält, wenn die Summenformel \(\ce{C_{x}H11NO2S}\) lautet.
Vollständige Lösung
Die β-Kette des Hämoglobins besteht aus 146 Aminosäuren. Die Summe der molaren Massen der 146 freien Aminosäuren beträgt \(18\,479\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\).
a) Geben Sie die Zahl der Peptidbindungen in der Kette an. b) Berechnen Sie die molare Masse der β-Kette (\(M(\ce{H2O})=18{,}02\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
Vollständige Lösung
Leinöl enthält viel Trilinolenin (\(M=873{,}31\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)): Glycerin, dreifach verestert mit Linolensäure \(\ce{C17H29COOH}\), einer Fettsäure mit drei cis-C=C-Doppelbindungen.
a) Geben Sie die Zahl der C=C-Doppelbindungen in einem Trilinolenin-Molekül an. b) Berechnen Sie die Masse an Brom (\(M(\ce{Br2})=159{,}80\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)), die \(1{,}00\,\mathrm{g}\) Trilinolenin addiert.
Vollständige Lösung
Lactose \(\ce{C12H22O11}\) (\(M=342{,}30\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) ist ein reduzierender Zweifachzucker. Eine Probe mit \(1{,}71\,\mathrm{g}\) Lactose wird mit Fehling-Lösung im Überschuss erwärmt; pro Molekül Lactose entsteht ein \(\ce{Cu2O}\) (\(M=143{,}10\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
a) Berechnen Sie die Stoffmenge an Lactose in mmol. b) Berechnen Sie die Masse des ziegelroten Niederschlags.
Vollständige Lösung
Für Kunsthonig wird eine Saccharose-Lösung mit etwas Säure erhitzt. Dabei werden \(34{,}2\,\mathrm{g}\) Saccharose (\(M=342{,}30\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) vollständig hydrolysiert.
a) Berechnen Sie die Masse an Glucose, die entsteht (\(M=180{,}16\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)). b) Berechnen Sie die Masse an Wasser, die dabei verbraucht wird.
Vollständige Lösung
Beim Ranzigwerden von Kokosfett wird Trilaurin teilweise hydrolysiert. Die freigesetzte Laurinsäure \(\ce{C11H23COOH}\) (\(M=200{,}31\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) aus einer Fettprobe wird in Ethanol gelöst und mit Natronlauge \(c(\ce{NaOH})=0{,}100\,\mathrm{mol\,L^{-1}}\) gegen Phenolphthalein titriert. Die Probe enthält \(0{,}500\,\mathrm{g}\) freie Laurinsäure.
a) Berechnen Sie die Stoffmenge an Laurinsäure in mmol. b) Berechnen Sie das Volumen an Natronlauge bis zum Äquivalenzpunkt.
