Chemie-Maturafragen des Haupttermins 2007/2008

* Markus Draskovits, 8A (Schwerpunktmatura)

Kernfragen (zur Wahl):

1. In welchem Bereich liegt der pH-Wert in einer wässrigen Lösung von Ammoniumchlorid, Natriumacetat und Natriumchlorid? Was versteht man unter Puffersystemen und worin liegt ihre Bedeutung? In 100g Wasser lösen sich 0,74 g Silber(I)sulfat. Berechne das Löslichkeitsprodukt!
2. Die Bindungsverhältnisse in Kohlenwasserstoffen: σ-Bindung, π-Bindung; erkläre den Begriff Hybridisierung!

Spezialfrage (Spezialgebiet: Chemische Waffen und Sprengstoffe):

• Gib einen Überblick über dir bekannte Sprengstoffarten und geh dabei auf die Plastiksprengstoffe und TNT näher ein!

Vertiefende Fragen (zur Wahl):

1. „Queenbee substance“ Q contains 65,2% carbon and 8,75% hydrogen and no other element except oxygen. Q is known to be acidic and titration of 43,7 mg of this compound requires 23,7 ml of 0,01m aqueous sodium hydroxide to reach the equivalence point. The molecular weight of Q was determined to be less than 200. What is the molecular formula of Q and what functional groups might be responsible for the acidity of this compound? Q reacts with hydrogen in the presence of finely divided platinum metal to afford a new compound A. Further reduction of A with sodium borohydride in ethanol gives substance B. Compound B was readily dehydrated upon warming with strong sulphuric acid to afford an alkene C. The 13C nmr of C revealed amongst other features the presence of a methyl group attached to a double bond. What functional groups are consistent with the above reactions? After ozonolysis Q turned out to be 9-oxo-2-decenoic acid. Draw the structures of Q, A, B and C.
2. Der Säuregehalt von Wein, Sekt und Fruchtsäften wird, unabhängig davon, welche Fruchtsäuren vorhanden sind, immer in g Weinsäure/L angegeben. Du sollst diese Bestimmung bei der ausgegebenen Weinprobe durchführen.
   Pipettiere dazu mit der Vollpipette 25 mL Wein in den Titrierkolben, die Bürette wird mit 0,33m Blaulauge (0,33m KOH + Bromthymolblau) bis zur Ringmarkierung befüllt. Titriere bis zum Farbumschlag nach Blaugrün. Durch 2malige Titration erhältst du zwei Werte für das Titrationsvolumen V1 und V2. Bestimme mit dem daraus errechneten Mittelwert den Weinsäuregehalt des Weines in mol/L und g/L.
   Welche Methoden der analytischen Chemie kennst du? Gib einen kurzen Überblick und geh dabei auch auf die moderne spektroskopische Methoden ein! Wie unterscheiden sich die H-NMR-Spektren von Weinsäure und Citronensäure?

* Klara Dreo, 8A

Kernfragen (zur Wahl):

1. Wie kann man Reaktionen steuern und was besagt das Prinzip von Le Châtelier-Braun? Wende deine Erkenntnisse auf das Haber-Bosch-Verfahren an!
2. Die elektrophile Addition – erkläre die einzelnen Teilschritte anhand der  Addition von Brom bzw. Wasser an Propen!

Spezialfrage (Spezialgebiet: Umweltchemie - chemische Reaktionen und Veränderungen der Atmosphäre):

• Gasförmige Stoffe haben einen großen Einfluss auf unsere Umwelt. Besonders einige Kohlenstoffverbindungen spielen hier eine wesentliche Rolle. Was weißt du darüber?

* Esther Knittl, 8A (Schwerpunktmatura)

Kernfragen (zur Wahl):

1. Schwefel und Schwefelsäure. Eine Lösung enthält 49,05g Schwefelsäure/l Lösung. Durch Mischen mit 0,2m Schwefelsäure soll eine 0,3m Lösung hergestellt werden. In welchem Volumsverhältnis muss die Mischung erfolgen?
2. Chiralität (Spiegelbild-Isomerie): Erkläre die optische Aktivität und die Nomenklatur von chiralen Verbindungen! Was ist ein Racemat und wie kann man es trennen?

Spezialfrage (Spezialgebiet: Lebensmittelchemie):

• Wasser als Lebensmittel! Der Komplex Reinheit-Gütekontrolle-Aufbereitung spielt nicht nur im Katastrophenfall eine wesentliche Rolle.

Vertiefende Fragen (zur Wahl):

1. The uses of radioisotopes in nuclear medicine are twofold. Radiotherapy involves targetting of sites of active cell division by radionuclides to induce cell death. Nuclear imaging employs radioisotopes to reveal metabolic details of an organ. One such technique involves determination of a patients blood volume.
   
   
   • Three radiopharmaceutical compounds contain, respectively, the radioisotopes 71Zn (t1/2 2,4 minutes), 67Ga (t1/2 78,25 hours) and 68Ge (t1/2 287 days), each with activities of 7.107 Bq per ml. Calculate the activity per ml after 30 minutes have elapsed for each of these compounds.
   • Ignoring chemical effects, what advantages does 67Ga have over the other two radioisotopes for determination of a patients blood volume?
   • The modes of decay for these three isotopes are β-particle emission (71Zn) and electron capture (67Ga and 68Ge). What are the products of these decay processes?
   • A pharmacist prepares gallium citrate from a sample of Ga-67-enriched gallium (5.10-5 mole % Ga-67; 10,25 mg Ga in total). Following synthesis, the radiopharmaceutical is dissolved in 100 mL of water. Eight hours after the Ga-67 is first produced, 1 mL of the solution is administered intravenously to a patient, and one hour later a 1 mL blood sample is taken from the patient. Calculate the activity, in Bq, of the 1 mL dose of gallium citrate solution. If the blood sample has an activity of 105,6 Bq, what is the patients blood volume?
     
     
2. Du findest in den Reagenzgläsern A-C drei organische Säuren mit folgenden Elementarzusammensetzungen: 26,7 % C, 2,22 % H, M = 90 g/mol; 75 % C, 12,5 % H, M = 256 g/mol; 60,9 % C, 4,35 % H, M = 138 g/mol; der Rest ist jeweils O. Eine der Säuren ist sehr gut, eine schlecht, eine gar nicht in Wasser löslich. Bestimme die Summenformeln der Substanzen, ihre möglichen Strukturen und in welchem Reagenzglas sie jeweils enthalten sind! Für deine Analyse steht dir zur Verfügung: Indikatorpapier, Deionat, ein Brenner, Calciumchlorid-Lösung sowie Eisen(III)sulfatlösung.
   Welche charakteristischen Reaktionen gehen Carbonsäuren ein und welche Produkte entstehen dabei?

* Thomas Lichtenberger, 8A

Kernfragen (zur Wahl):

1. Die elektrophile Substitution – erkläre die einzelnen Teilschritte anhand der Bromierung von Benzen. Was ist bei der Reaktion von Brom und Toluen zu beachten?
2. Die Gewinnung der Metalle erfolgt meist durch Reduktion aus den Salzen. Welche Reduktionsmittel finden Anwendung? Geh auf die Beispiele Aluminium und Kupfer näher ein!

Spezialfrage (Spezialgebiet: Fossile Rohstoffe):

• Der Weg vom Erdöl bis zum Benzin. Was weißt du über Förderung, Fraktionierung, Cracken, Reforming? 

* Julia Schöck, 8A

Kernfragen (zur Wahl):

1. Beschreibe das Orbitalmodell der Elektronenhülle! Welche Naturgesetze bestimmen die Besetzung der Orbitale? Gib die Orbitalbesetzung für Arsen an.
2. Alkohole und Phenole: Einteilung; Synthese aus Halogenalkanen; Eigenschaften; wichtige Alkohole; alkoholische Getränke; Phenole.

Spezialfrage (Spezialgebiet: Contergan):

• Dieses Pharmazeutikum hat viel Leid in manche Familien gebracht. Gib einen Überblick über seine Chemie und die Art der Schädigung, die es hervorruft. Ist die enthaltene Substanz heute noch in Verwendung? Auch Phenacetin kann schädliche Wirkungen beim Menschen hervorrufen. Was weißt du über diese Substanz?

* Franziska Sturm, 8A (Schwerpunktmatura)

Kernfragen (zur Wahl):

1. Wie entsteht Atombindung? Welche Modelle existieren für diese Art von Bindung?
2. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe: Struktur des Benzens, Mesomerie, Alkylbenzene und kondensierte Aromaten; Reaktionen der Aromaten. Eine Flüssigkeit mit einer Molmasse von 78 g/mol besteht aus 92,3% Kohlenstoff und 7,7% Wasserstoff. Sie weist an den Kohlenstoffen nur sp2-Hybridisierung auf. Um welche Substanz handelt es sich?

Spezialfrage (Spezialgebiet: Alchemie):

• Zu den wesentlichen Errungenschaften der Alchemie zählen die Entdeckungen von weißem Phosphor, Porzellan und Schwarzpulver. Was weißt du darüber? Definiere den Begriff Transmutation aus der Sicht der Alchemisten! Kann man eine 1-Eurocentmünze in Silber “transmutieren“? Erkläre!

Vertiefende Fragen (zur Wahl):

1. A student has received a consignment of all six C4H8 isomers, which are gases at room temperature. Unfortunately, during shipping the labels have become detached from the gas cylinders and she cannot correctly identify them. She labels the cylinders as “A” to “F” and sets about trying to deduce the contents of each cylinder. She makes the following observations:
   
   
   • A, B, C and D are seen to decolorise bromine rapidly even in darkness, while E and F do not.
   • The products of the reactions of B and C with bromine are found to be stereoisomers of each other.
   • A, B and C all give an identical product when reacted with hydrogen over a palladium catalyst.
   • E has a higher boiling point than F.
   • C has a higher boiling point than B.
   
   
   Identify the contents of the six cylinders.
   
   
2. In deinem Reagenzglas und in deinem Maßkolben befinden sich Lösungen derselben Säure. Es handelt sich dabei entweder um Bromwasserstoffsäure, Essigsäure, Salzsäure oder Schwefelsäure. Du sollst an der Lösung im Reagenzglas zunächst herausfinden, um welche Säure es sich handelt. Dafür stehen dir als Reagenzien AgNO3-Lösung und Ba(NO3)2-Lösung zur Verfügung. Danach musst du die Probe im Maßkolben bis zur Ringmarkierung mit Deionat auffüllen. Gut homogenisieren! Pipettiere von dieser verdünnten Lösung 20 mL in den Titrierkolben, verdünne auf das etwa 5fache Volumen und titriere nach der Zugabe von 3 Tropfen Phenolphthalein mit 0,1m NaOH bis zum Farbumschlag. Die Titration ist zweimal auszuführen, du erhältst dabei die Titrationsvolumina V1 und V2. Berechne daraus den Mittelwert V. Berechne mit diesem dann die Konzentration der Säure im Maßkolben sowohl in mol/L als auch in g/L  und die Gesamtmasse der Säure, die sich anfangs in deinem Maßkolben befunden hat.
   Mit  Säurelösungen muss immer vorsichtig umgegangen werden, zumindest solange der pH-Wert nicht bekannt ist! Wie  ist diese Größe definiert, wovon ist sie bei Säuren abhängig und welche Möglichkeiten kennst du, den pH-Wert zu bestimmen? Auf das Wievielfache musst du die Lösung z.B.  bei Salzsäure  verdünnen um den pH um 1 zu erhöhen?

* Marina Kleinschuster, 8B

Kernfragen (zur Wahl):

1. Acetylen – Eigenschaften und Herstellung. Welche wichtigen Synthesen gehen davon aus?
2. Erkläre folgende Konstanten: K, KL, KS, KB. Was kann man aus der Größe der jeweiligen Konstanten schließen? Wieviel mol Iodwasserstoff erhält man im Gleichgewicht bei 445°C, wenn man von 6,2 mol Iod und 8 mol Wasserstoff ausgeht? Die Gleichgewichtskonstante beträgt 50,1.

Spezialfrage (Spezialgebiet: Doping):

• Erythropoietin und Testosteron – zwei häufig verwendete Mittel im Doping. Was weißt du über Eigenschaften, Wirkungen und Nebenwirkungen, Anwendungsbereiche. Gibt es Möglichkeiten, die Verwendung dieser Substanzen nachzuweisen?

* Sanja Schaffer, 8B

Kernfragen (zur Wahl):

1. Organische Stickstoff-Verbindungen: Amine; Nitroverbindungen; Säureamide und Nitrile; Aminosäuren; Heterocyclen.
2. Der Weg vom Eisenerz zum Stahl. Wie viele Tonnen Schwefeldioxid entstehen beim Rösten von 10 Tonnen Pyrit? Als Nebenprodukt entsteht Eisen(III)oxid.

Spezialfrage (Spezialgebiet: Neurotoxine):

• Was weißt du allgemein über Nervengifte? Geh danach auf die Beispiele Atropin und Botulinum Toxin näher ein!

* Marie Stipanitz, 8B

Kernfragen (zur Wahl):

1. Beschreibe die zwischenmolekularen Kräfte! Welche Auswirkungen haben sie? Nenne konkrete Beispiele!
2. Die Carbonsäuren: Aufbau und Eigenschaften; wichtige Carbonsäuren. Die Säurekonstante der Chloressigsäure beträgt bei 25°C 1,4.10-3. Berechne den Protolysegrad und den pH-Wert einer 0,5m Lösung.

Spezialfrage (Spezialgebiet: Die ätzende Wirkung von Säuren und Basen):

• Was weißt du über die Verätzung menschlichen Gewebes – Verätzungen von Haut, Speiseröhre und Augen? Wie sieht die Erste Hilfe und die Therapie aus? Salmiakgeist ist eine häufig verwendete Haushaltschemikalie. Welche Informationen über diesen Stoff kannst du uns geben? 

* Barbara Finster, 8C

Kernfragen (zur Wahl):

1. Stickstoff, Ammoniak und Salpetersäure.
2. Die radikalische Substitution – erkläre die einzelnen Teilschritte anhand der Chlorierung von Methan!

Spezialfrage (Spezialgebiet: Contergan):

• Dieses Pharmazeutikum hat viel Leid in manche Familien gebracht. Gib einen Überblick über seine Chemie und die Art der Schädigung, die es hervorruft. Ist die enthaltene Substanz heute noch in Verwendung? Auch Biguanide können schädliche Wirkungen beim Menschen hervorrufen. Was weißt du über diese Substanzen?

* Christian Hiesböck, 8C

Kernfragen (zur Wahl):

1. Die Bindungsverhältnisse in Kohlenwasserstoffen: σ-Bindung, π-Bindung; erkläre den Begriff Hybridisierung!
2. Schwefel und Schwefelsäure.

Spezialfrage (Spezialgebiet: Chemische Grundlagen der Bierbrauerei):

• Was weißt du über den Vorgang des Maischens? Welche Verfahren dafür kennst du? Die für diesen Vorgang wichtigen Enzyme sind α- und β-Amylasen, Glucoamylase und Proteinasen. Was weißt du über diese Enzyme und ihr Substrat, die Stärke? 

* Simone Mezgolits, 8C (Schwerpunktmatura)

Kernfragen (zur Wahl):

1. Leite das Massenwirkungsgesetz für das Haber-Bosch-Verfahren ab. Geh dabei von der Reaktionsgeschwindigkeit aus und gib die Abhängigkeiten der Geschwindigkeitskonstanten an! Berechne den pH-Wert einer 0,18m Ammoniaklösung, deren Protolysegrad 0,01 beträgt.
2. Ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe: Nomenklatur und Isomerie, Eigenschaften, Reaktionen.

Spezialfrage (Spezialgebiet: Kaffee und Koffein):

• Gib zunächst einen Überblick über die Inhaltsstoffe von rohem Kaffee! Geh dann auf die Stoffe Koffein und Theobromin näher ein.

Vertiefende Fragen (zur Wahl):

1. In einer gesättigten Lösung eines Salzes herrscht Gleichgewicht zwischen dem Bodenkörper und den hydratisierten Ionen. Die Löslichkeit eines Salzes spiegelt sich wieder in seinem Löslichkeitsprodukt. Durch Zusammengießen von Ionenlösungen leicht löslicher Salze können Ionenkombinationen eines schwer löslichen Salzes entstehen. Ist sein Löslichkeitsprodukt überschritten, entsteht ein Niederschlag. Diese Fällungsreaktionen finden  z.B. in der analytischen Chemie Anwendung.

KL bei 25°C:	Fe(OH)3	4.10-40
	BaSO4	1.10-10
pKS (H2SO4) = -3,00

• Was kannst du aus den gegeben Löslichkeitsprodukten ablesen, in welchen pH-Bereichen liegen wässrige Lösungen dieser Substanzen?
• Berechne die Löslichkeit von Bariumsulfat in g/L in Wasser sowie in 0,1 m Natriumsulfatlösung! Wie groß ist in diesen gesättigten Lösungen jeweils die Konzentration der Bariumionen in mol/L? Wie nennt man diese Beeinflussung der Gleichgewichtslage? Erkläre, weshalb man als Kontrastmittel beim Magenröntgen eine Aufschlämmung von Bariumsulfat in einer Natriumsulfatlösung verwendet!
• In der qualitativen analytischen Chemie werden häufig Fällungsreaktionen zum Nachweis von Kat- und Anionen herangezogen. Welche dieser Reaktionen kennst du zum Nachweis der folgenden Ionen: Fe3+, Ca2+, Cl-, SO42- ?

1. In deinem Reagenzglas und in deinem Maßkolben befinden sich Lösungen derselben Säure. Es handelt sich dabei entweder um Bromwasserstoffsäure, Essigsäure, Salzsäure oder Schwefelsäure. Du sollst an der Lösung im Reagenzglas zunächst herausfinden, um welche Säure es sich handelt. Dafür stehen dir als Reagenzien AgNO3-Lösung und Ba(NO3)2-Lösung zur Verfügung. Danach musst du die Probe im Maßkolben bis zur Ringmarkierung mit Deionat auffüllen. Gut homogenisieren! Pipettiere von dieser verdünnten Lösung 20 mL in den Titrierkolben, verdünne auf das etwa 5fache Volumen und titriere nach der Zugabe von 3 Tropfen Phenolphthalein mit 0,1m NaOH bis zum Farbumschlag. Die Titration ist zweimal auszuführen, du erhältst dabei die Titrationsvolumina V1 und V2. Berechne daraus den Mittelwert V. Berechne mit diesem dann die Konzentration der Säure im Maßkolben sowohl in mol/L als auch in g/L  und die Gesamtmasse der Säure, die sich anfangs in deinem Maßkolben befunden hat.
   Mit  Säurelösungen muss immer vorsichtig umgegangen werden, zumindest solange der pH-Wert nicht bekannt ist! Wie  ist diese Größe definiert, wovon ist sie bei Säuren abhängig und welche Möglichkeiten kennst du, den pH-Wert zu bestimmen? Auf das Wievielfache musst du die Lösung z.B.  bei Salzsäure  verdünnen um den pH um 1 zu erhöhen?

* Sandra Toth, 8C

Kernfragen (zur Wahl):

1. Beschreibe das Orbitalmodell der Elektronenhülle! Welche Naturgesetze bestimmen die Besetzung der Orbitale? Gib die Orbitalbesetzung für Arsen an.
2. Alkohole und Phenole: Einteilung; Synthese aus Halogenalkanen; Eigenschaften; wichtige Alkohole; alkoholische Getränke; Phenole.

Spezialfrage (Spezialgebiet: Chemie der Drogen):

• Was weißt du über die Opiate Heroin, Morphium und Codein? Eigenschaften, Wirkungen, Risken. Kennst du auch Anwendungen dieser Stoffe in der Medizin?