Inloggen

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

En = h·f·(n + ½)

Als de energie één niveau toeneemt geldt voor de energietoename

ΔE = En+1 - En

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 fdeuterium en fwaterstof wordt alleen bepaald door het verschil in massa. De veerconstante is namelijk gelijk. We vinden dan

    fdeuterium/fwaterstof = [(2π)-1·√C/md] / [(2π)-1·√C/mw]

    fdeuterium/fwaterstof = [√1/md] / [√1/mw]

    fdeuterium/fwaterstof = √mw/md

    De massa van een deuteriumatoom is 2 keer zo groot als de massa van een waterstofatoom en we vinden dus

    fdeuterium/fwaterstof = √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"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Ruiken

Op donderdag 14 mrt 2024 om 13:15 is de volgende vraag gesteld
Hoi,

Ik heb een vraag over 20. Mijn gedachte was: zonder geur molecuul kan het elektron niet naar A. De 'uittree' energie van het elektron is dan kleiner dan het energieniveau bij A. Dus hij gaat naar 3,14 want anders had het elektron het geurmolecuul niet nodig om van D naar A te gaan. Dit is dus fout maar ik begrijp de uitleg niet. Bij het tunneleffect kan een elektron juist toch over een barriere heen komen die hoger is dan de energie van het elektron? Waarom kan hij dan niet naar 3,14? De energie aan de andere kant van de barriere kan dan toch hoger zijn omdat het elektron dmv tunneling juist een hogere energiebarriere voorbij kan gaan?

Hopelijk is de vraag een beetje logisch, bedankt!

Erik van Munster reageerde op donderdag 14 mrt 2024 om 15:06
Als er bij A alléén een niveau van 3,14 eV zou bestaan zou het elektron inderdaad alleen door tunnelen een kans hebben om toch bij D terecht te komen. Maar in dit geval is er ook een niveau dat lager ligt dan de energie bij D namelijk 2,88 eV. Het elektron zal dus, zonder tunnelen, "gewoon" van D (3,00 eV) naar A (2,88 eV) overgaan. Het teveel aan energie wordt opgenomen door het geurmolecuul staat in de opgave uitgelegd.

Geen tunneling in deze opgave dus.


Frederik Guddat vroeg op donderdag 4 jun 2020 om 12:04
Hoi,
kun je me vertellen wat er met de (n+0,5) uit de formule is gebeurd? (Vraag 21) Dank u voor uw inspanningen!

Erik van Munster reageerde op donderdag 4 jun 2020 om 13:19
Als je de formule n+1 en n invult in de formule vindt je

ΔE = hf(n+1+½) - hf(n+½)

Als je de haakjes wegwerkt vind je

ΔE = hfn+hf+½hf - (hfn+½hf)

ΔE = hfn + hf + ½hf - hfn - ½hf

Er valt dan een term hfn weg en een term ½hf en je houdt over

ΔE = hf

Zo dus...