Ruiken
vwo 2019, 1e tijdvak, opgave 4

Vraag 19

Benzaldehyde en waterstofcyanide (figuur 2a) hebben duidelijk een totaal verschillende vorm. Ze zullen dus niet in dezelfde 'slotjes' passen en zouden dus nooit hetzelfde kunnen ruiken volgens het sleutel-slot-model.

Ferroceen en nikkeloceen (figuur 2b) hebben dezelfde vorm en zullen dus in dezelfde 'slotjes' passen. Ze zouden dus volgens het sleutel-slot-model hetzelfde moeten ruiken maar ze ruiken verschillend.

Vraag 20

Bij het tunneleffect kan een elektron over een energiebarriere komen die hoger is dan de energie van het elektron. De energie aan de andere kant van de barriere kan hierbij echter nooit hoger zijn. Het elektron in figuur 4 kan dus alleen tunnelen naar het lagere energieniveau van 2,88 eV.

Vraag 21

Voor de energieniveaus van de C-H-binding geldt in dit model

E_n = h·f·(n + ½)

Als de energie één niveau toeneemt geldt voor de energietoename

ΔE = E_n+1 - E_n

ΔE = hf(n+1+½) - hf(n+½)

ΔE = hf

Als het elektron de sprong maakt zoals aangegeven in figuur 4 moet de C-H-binding een energie opnemen van 0,12 eV (3,00 - 2,88). Dit is gelijk aan

1,602·10^-19 · 0,12 = 1,9224·10^-20 J

Met bovenstaande formule vinden we dan voor de frequentie

f = ΔE / h

f = 1,9224·10^-20 / 6,626·10^-34 = 2,9013·10¹³ Hz

Afgerond is dit een frequentie van 2,9·10¹³ Hz.

Vraag 22

Deuterium (²H) is chemisch hetzelfde als waterstof. Acetofenon met deuterium in plaats van waterstof heeft dus dezelfde vorm en zou dus op hetzelfde 'slotje' passen als ' normaal' acetofenon en dus volgens het sleutel-slot-model hetzelfde moeten ruiken. Dit is echter niet zo.

Deuterium heeft een twee keer zo grote massa als waterstof. Hierdoor zal de resonantiefrequentie van de C-H-binding veranderen en dus ook de afstanden tussen de energieniveaus. De mogelijke energiesprongen tussen de donor (D) en de acceptor (A) zullen dus niet meer mogelijk zijn en andere juist wel. Het donor-acceptor model van Turin biedt hier dus wél een verklaring voor waarom fruitvliegjes het verschil kunnen ruiken.

Vraag 23

• Voor de trillingstijd van een massa-veer-systeem geldt
  
  T = 2π·√ m/C
  
  Hieruit volgt voor de frequentie (met f=1/t)
  
  f = (2π)^-1 · √ C/m
  
  De verhouding tussen f_deuterium en f_waterstof wordt alleen bepaald door het verschil in massa. De veerconstante is namelijk gelijk. We vinden dan
  
  f_deuterium/f_waterstof = [(2π)^-1·√C/md] / [(2π)^-1·√C/mw]
  
  f_deuterium/f_waterstof = [√1/md] / [√1/mw]
  
  f_deuterium/f_waterstof = √mw/md
  
  De massa van een deuteriumatoom is 2 keer zo groot als de massa van een waterstofatoom en we vinden dus
  
  f_deuterium/f_waterstof = √1/2 = 1/√2
  
  
• In vraag 21 hebben we gezien dat de stapgrootte tussen de energieniveaus evenredig is met de frequentie. De verschillende energieniveaus is bij de C-²₁H-binding liggen dus 1/√2 = 0,707 keer dichter bij elkaar. Opmeten van de grootte van de stapjes en vergelijken met de niveaus van de C-¹₁-binding die bovenaan staat geeft dat plaatje III de juiste stapgrootte heeft.

Vraag 24

Voor een vervangend molecuul dat hetzelfde ruikt moeten de energieniveau's binnen het molecuul gelijk zijn aan die van het oorspronkelijke molecuul. Hierdoor zullen de donor-acceptor-paren in de geurreceptoren hetzelfde signaal afgeven.

Vraag over "Ruiken"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers