(UEAP 2023) - Frage Mittel von Chemie

Eine biologische Zelle wurde isoliert und in ein Medium mit einer Zuckerlösung gelegt. Der osmotische Druck der Zelle wurde gemessen und es wurde festgestellt, dass die Zelle bei Eintauchen in eine 0,12 M Zuckerlösung keine Änderungen ihres Volumens erleidet. Da die van 't Hoff-Konstante für Saccharose 0,185 L.atm/mol.K beträgt und der osmotische Druck mit der Formel π = iCRT berechnet werden kann, wobei π der osmotische Druck, i der Korrekturfaktor für Saccharose ist (der 1 beträgt, da es sich um eine nichtionische Verbindung handelt), C die molare Konzentration in mol/L, R die ideale Gas-Konstante (0,0821 L.atm/mol.K) und T die Temperatur in Kelvin ist, bestimmen Sie die Temperatur, bei der die Zelle eingetaucht wurde. Berücksichtigen Sie, dass der osmotische Druck mit 2,5 atm gemessen wurde und dass sich die Zelle wie ein ideales System verhält. Bewerten Sie außerdem, welche Änderung im osmotischen Druck eintreten würde, wenn die Konzentration der Saccharose in der Lösung verdoppelt wird, während die Temperatur konstant bleibt.

In einem Forschungslabor wird eine Probe von 1,0 g Kohlenstoff-14, das eine Halbwertszeit von 5730 Jahren hat, verwendet, um das Alter eines Fossils zu bestimmen. Es ist bekannt, dass die Aktivität des Kohlenstoff-14 15,3 Zerfälle pro Minute für jedes Gramm reinem Kohlenstoff beträgt. Da der Kohlenstoff des Fossils in Form von CO2 vorliegt, das während der Fossilbildung zu Calciumcarbonat umgewandelt wird, und da Calciumcarbonat unlöslich ist und keinen chemischen Austausch unterliegt, bestimmen Sie die Anzahl der Kohlenstoff-14-Kerne, die pro Sekunde in einer Probe von Calciumcarbonat mit 0,25 g Kohlenstoff zerfallen. Vernachlässigen Sie einen möglichen Verlust von Kohlenstoff-14 während der Fossilbildung und nehmen Sie an, dass das System im Gleichgewicht ist.

Betrachtet man ein neutrales Kohlenstoffatom, das 6 Protonen und 6 Neutronen im Kern hat, und weiß, dass die Atommasse von Kohlenstoff 12 u beträgt, beantworte: (1) Was ist die Elektronenkonfiguration des Kohlenstoffatoms in seinem Grundzustand? (2) Was passiert mit der Ladung und der Elektronenkonfiguration des gebildeten Ions, wenn dieses Kohlenstoffatom 2 Elektronen verliert? Begründe deine Antwort auf der Grundlage des Konzepts der Atomzahl und der Elektronenkonfiguration.