Facit – Uppgifter kemi 1, block 1, del 4

1)

Vanligt pulver: Pulvret appliceras med en pensel direkt på den yta där vi misstänker att det finns fingeravtryck.

Sticky-side-pulver: Denna metod används på klistersidan av tejp (t.ex. silvertejp). Pulver och ett renande medel (Kodak Photoflo) blandas till en tunn pasta som appliceras på häftsidan med en pensel. Tio till femton sekunder efter appliceringen sköljs överflödigt pulver bort under rinnande kranvatten. Vi kan då se fingeravtrycken.

Fluorescerande pulver: Först appliceras fluorescerande pulver med en pensel på avtrycken. Sedan belyses avtrycken med UV-ljus. Avtrycken framträder då extra tydligt. Avtrycken kan t.ex. fotograferas av under UV-ljus.

Jodånga: Används på papper. Vi börjar med att placera pappersbiten i en speciell behållare/klimatskåp (man kan även använda en E-kolv). Nästa steg är att upphetta jodkristaller så att det bildas jodånga. Jodångan sprids i behållaren/klimatskåpet och fastnar på de ställen där det finns ”klibbiga” fingeravtryck. Jodatomerna löser sig nämligen väldigt bra i fettet som finns i fingeravtryck.

Ninhydrin: Används på papper. Det papper som ska undersökas doppas i ninhydrinlösningen. Papperet tas upp och placeras i ett ”torkställ”. ”Torkstället” förs in i ett speciellt klimatskåp med en förutbestämd temperatur och luftfuktighet. Efter några minuter i klimatskåpet tas ”torkstället” med papperet ut. Ninhydrinet har nu bundit till aminosyrorna i fingeravtrycken och en färgreaktion har skett. Vi kan nu se fingeravtrycken.

Superlim (cyanoakrylat): Vi börjar med att placera det föremål som ska undersökas i en speciell behållare/klimatskåp. Metoden går ut på att värma superlim så att det förångas och sprids i behållaren/klimatskåpet. Superlimsmolekylerna reagerar sedan med aminosyror och andra ämnen i fingeravtrycket och en vit beläggning bildas. Vi kan då se fingeravtrycken.

Silvernitrat: Silvernitratlösningen sprejas eller penslas på det misstänkta avtrycket. Silverjonerna reagerar med salterna från svetten (kloridjonerna) och det bildas då silverklorid. Men fingeravtrycken är fortfarande osynliga. Först låter man avtrycken torka. Sedan bestrålas de med UV-ljus. Det leder till att silverjonerna omvandlas (reduceras) till vanligt silver som har en svart/mörk färg vilket gör att vi kan se fingeravtrycken.

 

2)

Vanligt pulver: De flesta hårda ytor.

Sticky-side-pulver: Denna metod används på klistersidan av tejp (t.ex. silvertejp).

Fluorescerande pulver: De flesta hårda ytor. Kan med fördel användas om ytan är flerfärgad eller lite ojämn (knölig läskeburk, tangentbord etc.).

Jodånga: Porösa material som t.ex. papper, kvitton etc.

Ninhydrin: Porösa material som t.ex. papper, kvitton etc.

Superlim (cyanoakrylat): Plast, metall, glas, läskedrycksburkar etc.

Silvernitrat: Grovt papper, kartong, omålat trämaterial. Kan användas som sista metod om inte jodånga eller ninhydrin har fått fram några avtryck.

 

3)

Elektronegativitet: Förmågan att attrahera och dra till sig valenselektroner.

Elektronegativiteten bestäms av följande 2 faktorer:

  1. Radien: Liten radie innebär en hög elektronegativitet eftersom avståndet mellan atomkärnan och valenselektronerna då är kort. Det innebär en stark attraktion mellan dessa.
  1. Nettoladdningen innanför valensskalet: Protonerna i atomkärnan attraherar valenselektronerna. Samtidigt kommer de inre elektronerna avskärma atomkärnan för valenselektronerna så att dessa inte attraheras lika starkt av atomkärnan. Nettoladdningen är alltså den laddning som valenselektronerna känner av. Kallas även för effektiv kärnladdning.

Nettoladdning: Antalet protoner i atomkärna – antalet elektroner i de inre skalen .

4)

För att kunna lösa den här uppgiften så måste vi ta reda på radien (antalet skal) och nettoladdningen hos de olika ämnena. Vi gör detta med hjälp av det periodiska systemet. Bor, kväve, syre och fluor tillhör alla period 2 och därför har alla 2 skal. Här är det alltså nettoladdningen som avgör vem som har högst elektronegativitet. Fluor har högst av dessa ämnen (+7) och kommer därför ha högst elektronegativitet. Men om vi jämför fluor och klor så har båda en nettoladdning på +7. Vem är det då som har högst elektronegativitet? Nu blir det alltså den första faktorn, radien, som kommer avgöra. Fluor har enbart 2 skal medan klor har 3 skal (tillhör period 3). Avståndet mellan atomkärnan och valensskalet är alltså kortare hos fluor och därför kommer fluor ha högst elektronegativitet. Svaret på frågan är alltså att fluor har högst elektronegativitet av alla de ingående ämnena.

5)

För att kunna lösa den här uppgiften så måste vi ta reda på radien (antalet skal) och nettoladdningen hos de olika ämnena. Vi gör detta med hjälp av det periodiska systemet. I det periodiska systemet ser vi att alla tillhör grupp 1. Alla har alltså samma nettoladdning (+1). Här blir det alltså den första faktorn, radien, som kommer avgöra elektronegativiteten. Litium har enbart 2 skal vilket innebär att avståndet mellan atomkärnan och valensskalet är minst hos litium. Litium får därför högst elektronegativitet.

6)

Reaktionen:

När den första cyanoakrylatmolekylen (elektrofil) landar på fingeravtrycket så kommer en negativt laddad aminosyra (nukleofil) attraheras av cyanoakrylatmolekylens positiva laddning och gör därför en attack. En bindning skapas mellan aminosyran och cyanoakrylatmolekylen (- och + attraheras av varandra!).

Cyanoakrylatmolekylen får nu ett överskott på elektroner (fick elektroner av aminosyran). Nu är det cyanoakrylatmolekylen som är negativt laddad och som kommer fungera som en nukleofil! Cyanoakrylatmolekyl 2 anländer. Cyanoakrylatmolekyl 1 (negativ) attackerar cyanoakrylatmolekyl 2 (positiv) och en bindning skapas. Vi får sedan en kedjereaktion som fortsätter och fortsätter…

Slutresultatet: Vi får en lång kedja (polymer) med cyanoakrylatmolekyler som har bundit till varandra. Detta sker över hela fingeravtrycket (många kedjor) och leder till att vi kan se ett vitt fingeravtryck.

Förklaring till varför reaktionen kan ske:

I fingeravtrycket finns det negativt laddade aminosyror. De kallas för nukleofiler (kärnälskare) eftersom de attraheras av positiv laddning. Cyanoakrylatmolekylerna (superlimsmolekylerna) är däremot positivt laddade. De kallas för elektrofiler (elektronälskare) eftersom de attraheras av negativ laddning. Aminosyrorna och superlimsmolekylerna har alltså olika laddning och kan därför binda till varandra. Detta är grunden för att vi tillslut ska kunna se fingeravtrycken!

Men varför är superlimsmolekylerna positivt laddade? Superlimsmolekylen innehåller förutom kol- och väteatomer även 1 kväveatom och 2 syreatomer. Kväve- och syreatomerna är starkt elektronegativa och drar valenselektroner från en av kolatomerna. Kolet blir då positivt laddat eftersom det till viss del förlorar elektroner till andra atomer.

Och varför är aminosyrorna negativt laddade? Kväveatomen i aminosyran är elektronegativ och drar därför åt sig elektroner från omgivande atomer i molekylen. Kväveatomen får ett överskott på elektroner och blir då negativt laddad.

Tack vare det positiva kolet i superlimsmolekylen och det negativa kvävet i aminosyran kan superlimsreaktionen ske eftersom att + och – attraheras av och binder till varandra!

7)

Ninhydrin reagerar med aminosyror medan jodånga reagerar med fettet i fingeravtrycken. Fett bryts ned av luftens syre medan aminosyrorna inte gör det. I äldre fingeravtryck finns det alltså inget fett kvar och därför fungerar inte jodånga på äldre fingeravtryck. Ninhydrin fungerar däremot eftersom aminosyrorna fortfarande finns kvar i avtrycket.

8)

Detta svar påminner väldigt mycket om svaret på fråga 6. Ninhydrin påminner om cyanoakrylat eftersom ninhydrin också har en positiv laddning. Och både cyanoakrylat och ninhydrin reagerar med negativt laddade aminosyror. Reaktionerna är dock inte helt identiska med varandra.

Reaktionen:

I fingeravtrycket finns det aminosyror som är negativt laddade (innehåller en negativt laddad kväveatom). Ninhydrinmolekylerna har däremot en positiv laddning (innehåller en positivt laddad kolatom). När ninhydrinmolekylerna landar på fingeravtrycket så kommer de negativa laddningarna hos aminosyrorna i fingeravtrycket attraheras av de positiva laddningarna hos ninhydrinmolekylerna. Aminosyrorna kommer därför ”attackera” ninhydrinmolekylerna och bindningar skapas. Varje aminosyra kommer binda till sig 2 ninhydrinmolekyler och det bildas då en lilafärgad förening som gör att vi kan se fingeravtrycken. I reaktionen kommer det också lossna en del atomer som avges i form av vatten, koldioxid etc.

Förklaring till varför reaktionen kan ske:

I fingeravtrycket finns det negativt laddade aminosyror. De kallas för nukleofiler (kärnälskare) eftersom de attraheras av positiv laddning. Ninhydrinmolekylerna är däremot positivt laddade. De kallas för elektrofiler (elektronälskare) eftersom de attraheras av negativ laddning. Aminosyrorna och ninhydrinmolekylerna har alltså olika laddning och kan därför binda till varandra. Detta är grunden för att vi tillslut ska kunna se fingeravtrycken!

Men varför är ninhydrinmolekylerna positivt laddade? Ninhdryinmolekylen innehåller en kolatom som är omringad av syreatomer. Syreatomerna har hög elektronegativitet och drar till sig elektroner från kolatomen som därför blir positivt laddad.

Tack vare det positiva kolet i ninhydrinmolekylen och det negativa kvävet i aminosyran kan reaktionen ske eftersom att + och – attraheras av och binder till varandra!

9)

När vi belyser det fluorescerande pulvret med UV-ljus så kommer de atomer som finns i pulvret att exciteras. Excitation innebär att elektroner i atomerna hoppar ut ett eller flera skal. I det här fallet så sker det med hjälp av den energi som kommer från UV-ljuset. Atomkärnorna kommer dock försöka dra tillbaka sina elektroner (protonerna attraherar ju hela tiden sina elektroner) och när det sker så kommer elektronerna avge den energi som de tidigare fick från UV-ljuset. Energin kommer dock inte avges som UV-ljus utan i form av värmeenergi och vanligt synligt ljus (färgen på ljuset beror på hur elektronerna hoppar och det kan variera beroende på vilka atomer som ingår i det fluorescerande pulvret). När elektronerna ”hoppar” tillbaka till sin ursprungsposition så kallas det för deexcitation.

10)

När det gäller fluorescens så exciteras ett ämnes atomer p.g.a. UV-ljus. Vid kemiluminiscens orsakas excitationen av en kemisk reaktion.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

Följande HTML-taggar och attribut är tillåtna: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>