Valintakoe 2

Osassa tehtävänannoista on ilmoitettu vastauksen maksimimerkkimäärä. Osassa tehtävännanoista
ilmoitetaan pelkän vastauksen riittävän. Tällaisissa tilanteissa voit halutessasi myös laskea tehtävän
vastausruutuun, pelkkä lopullinen vastaus huomioidaan.


Tehtävä 1 (38 p)


Merkitse vastausmonisteen taulukkoon rasti (X) sen mukaan, onko väittämä oikein (O) vai väärin (V).
Tehtävän osioista 1A-C saatava vähimmäispistemäärä on 0 p ja maksimipistemäärä 13+12,5+12,5=38 p. Kunkin osion vähimmäispistemäärä on 0 p.

Yksittäisten kohtien pisteytys:
Oikea valinta = +0,5 p
Väärä valinta = -0,5 p
Ei valintaa = 0 p
Osio 1A (13 p)

  1. Sydänlihassolut ovat poikkijuovaisia ja yksitumaisia.

2. Veri pumpataan sydämen vasemman eteisen ja kammion kautta aorttaan ja sieltä
systeemiseen verenkiertoon.

3. Sydän saa tarvitsemansa hapen ja ravintoaineet eteisten ja kammioiden läpi virtaavan
veren mukana.

4. Kun kudoksiin kertyy ylimäärin kudosnestettä, se tihkuu laskimopuolen hiussuoniin ja
poistuu kokonaan laskimoiden kautta.

5. Laskimot ovat valtimoita ohutseinäisempiä mutta läpimitaltaan yhtä suuria tai
suurempia kuin vastaavat valtimot.

6. Valtimoissa veri kulkee suurella paineella sydämen pumppaustyön ja valtimoiden
kimmoisuuden vuoksi. Laskimoissa veren virtaamista aikaansaa vain verenkiertoelimistön
ulkopuoliset paineenvaihtelut.

7. Veren hyytyminen on monimutkainen tapahtuma, johon osallistuvat muun muassa
verisuonen seinämän endoteelisolut.

8. Haju- ja makuaisti ovat mekaanisia aisteja.

9. Kalsitoniinia erittyy kilpirauhasesta, ja se lisää veren kalsiumpitoisuutta.

10.Kilpirauhashormonit ovat rasvaliukoisia.

11. Kalsiumia vapautetaan luukudoksesta osteoblastien toimesta.

12. Kauas katsoessa silmän sädelihas veltostuu, jolloin ripustinsäikeet kiristyvät. Tällöin
linssi venyy litteämmäksi.

13. Verkkokalvolla on noin 120 miljoonaa tappisolua ja noin 5-6 miljoonaa sauvasolua.

14. Retinaali on tappien näköpigmentti, joka koostuu A-vitamiinijohdannaisesta
rodopsiinista.

15. Sympaattisen hermoston aktivoituminen aikaansaa muun muassa sydämen sykkeen
nousun, mahan eritystoiminnan vaimenemisen ja pupillin pienentymisen.

16. Sympaattisen hermoston ja hermo-lihasliitoksen välittäjäaineena toimii asetyylikoliini
ja parasympaattisen hermoston välittäjäaineena noradrenaliini.

17. AB-veriryhmään kuuluva henkilö voi toimia yleisluovuttajana.

18. DNA-virukset ovat oivia vektoreita geeninsiirroissa, koska ne istuttavat aina oman
perimänsä isäntäsolun perimään.

19. Lysosomit tuottavat kataboliatoiminnallaan vetyperoksidia, joka poistuu pääasiassa
diffuusiolla ulos soluista.

20. Adenosiini ja guaniini muodostavat emäsparin.

21. Proteiinin primaarirakenne kertoo nukleiinihapposekvenssin.

22. Proteiinien liuetessa veteen voi muodostua kolloideja.

23. Fotosynteesin valoreaktiossa syntyy ATP:ta.

24. Suuntaavan valinnan seurauksena tapahtuu lajiutumista.

25. Kun eliöt valtaavat mannerlaattojen liikkeen seurauksena meren pohjasta syntyneen
uuden saaren, kyse on primäärisukkessiosta.

26. Niveljalkaiset ovat pääasiassa kaksineuvoisia.

Osio 1B (12,5 p)

27.Merivesi on veden ja siihen liuenneiden suolojen seos. Vesi voidaan erottaa suoloista
tislaamalla.

28. Vaikka kemiallisen reaktion kaikki lähtöaineet olisivat kaasuja, reaktion
nopeuttamiseen voidaan käyttää kiinteää katalyyttiä.

29. Kemiallisen reaktion nopeus on suoraan verrannollinen lämpötilaan.

30. Lämpötilan laskeminen siirtää endotermisen reaktion tasapainoasemaa
reaktiotuotteiden suuntaan.

31. Reaktion $latex H_2 (g) + I_2 (g) ⇌ 2 HI (g) tasapainovakion arvon yksikkö on mol/l.

32. Heikkoa happoa titratessa pH = pKa, kun puolet haposta on neutraloitunut.

33. Heikon emäksen titrauksessa ekvivalenttipisteen pH on yli 7,00.

34. Propanonin hapettuessa muodostuu heikko happo.

35. Ammoniakki on ioniyhdiste.

36. Syklopropaani on moolimassaltaan pienin syklinen hiilivety.

37. 2-propanoli on kahdenarvoinen alkoholi.

38. Siirtymäalkuaineilla on uloimmalla elektronikuorellaan osittain täyttynyt d-orbitaali.

39. Kalsiumin elektronikonfiguraatio on \(1s^22s^22p^63s^23p^63d^2 \)

40. 2-buteenissa on yksi \(sp^2 \) -hybridisoitunut ja kolme \(sp^3 \) -hybridisoitunutta hiiliatomia.

41. Ortofosforihapossa \(H_3PO_4 \) fosforin hapetusluku on +V.

42. Alla on esitetty yleisanestesia-aineena käytetyn tiopentaalin rakennekaava.


Tiopentaalilla on yksi kiraliakeskus.

43. 1-etyyli-2-metyyli-syklobutaanilla esiintyy cis-trans-isomeriaa.

44. 2-metyyli-2-buteenin hydrataatioreaktiossa muodostuu päätuotteena 2-metyyli-2-butanolia.

45. Triglyseridejä muodostuu additioreaktiossa, jossa kolme rasvahappoa liittyy
glyseroliin.

46. Esteröitymisreaktio on klassinen esimerkki hydrolyysistä.

47. Glukoosilla ja glyserolilla on sama suhdekaava.

48. Glukoosi voi esiintyä luonnossa myös suoraketjuisessa muodossa.

49. Nukleiinihappomolekyylissä sokeriosat ja emäkset ovat liittyneet yhteen fosfodiesterisidoksella.

50. Kaikki luonnossa esiintyvät aminohapot ovat alfa-aminohappoja, eli amino- ja karboksyyliryhmät ovat liittyneet samaan hiiliatomiin.

51. Kaikki aminohapot ovat amfoteerisiä molekyylejä.

Osio 1C (12,5 p)

52. Neutroni muodostuu kahdesta ylös-kvarkista (up) ja yhdestä alas-kvarkista (down).

53. Protoni kuuluu baryoneihin.

54. Vetyatomin spektrin Lymanin sarjan spektriviivat ovat ultraviolettisäteilyn alueella.

55. Kaikki emissiospektrin viivat näkyvät myös absorptiospektrissä.

56. Torium kuuluu transuraaneihin.

57. Ydinreaktio, jonka massavaje on negatiivinen, ei voi tapahtua spontaanisti.

58. Huoneilman radonista aiheutuvat alfahiukkaset pääsevät elimistöön ihon läpi ja voivat aiheuttaa syöpää.

59. Valovoima on yksi fysiikan seitsemästä perussuureesta.

60. Kun valo kulkee prisman läpi, punainen valo taittuu eniten ja violetti vähiten.

61. Valo tulee optisesti tiheämmästä aineesta optisesti harvempaan. Tällöin valon nopeus kasvaa.

62. Gammakvantilla ja röntgenkvantilla voi olla sama energia.

63. Kappaleeseen kohdistuva noste on suurempi suolaisessa kuin makeassa vedessä.

64. Nesteeseen upotetun kappaleen tilavuus ei vaikuta siihen kohdistuvaan nosteeseen.

65. Systeemin liikemäärä säilyy, jos siihen ei vaikuta ulkoisia voimia.

66. Massaspektrometrin nopeudenvalitsimessa sähkö- ja magneettikentät ovat vastakkaissuuntaiset.

67. Coulombin voima on konservatiivinen voima.

68. Kitkan tekemä työ on aina negatiivinen.

69. Kuormaa nostetaan vivun avulla. Kaksivartista vipua käytettäessä kuorma on tukipisteen ja voiman välissä.

70. Kun kaksi kappaletta törmää täysin kimmottomasti, kappaleet liikkuvat törmäyksen
jälkeen aina samaan suuntaan, kuin suuremman liikemäärän omannut kappale liikkui ennen
törmäystä.

71. Fysiikan laskutehtävässä saatiin tulos yksikössä [Equation]. Tehtävässä laskettiin siis
painetta.

72. Keplerin toisen lain mukaan planeetan rata on ellipsi, jonka toisessa polttopisteessä on
Aurinko.

73. Albert Einstein sai Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 1921 valosähköisen ilmiön
selittämisestä.

74. Comptonin sironnassa sähkömagneettisen säteilyn taajuus pienenee.

75. Liisa ajaa polkupyörällä maantien piennarta pitkin nopeudella 20 km/h, kun vastaan tulee hälytysajossa oleva paloauto. Paloauton ja Liisan kohdattua toisensa kuulee Liisa sireenin äänen todellista matalampana.

76. Kun diodi on kytketty päästösuuntaan, p-puoli on korkeammassa potentiaalissa kuin n-puoli.

Tehtävä 2 (15 p)
Vastaa vastausmonisteelle merkitsemällä rasti (X) kunkin kohdan parhaiten soveltuvan vastausvaihtoehdon (vain 1 kpl) kohdalle.
Tehtävän osioista 2A-C saatava vähimmäispistemäärä on 0 p ja maksimipistemäärä 4+6+5=15 p. Kunkin osion vähimmäispistemäärä on 0 p.
Yksittäisten kohtien pisteytys:
Oikea valinta = +1 p
Väärä valinta tai valittu useampi vaihtoehto = -0,5 p
Ei valintaa = 0 p
Osio 2A (4 p)

  1. Kun elämä alkoi siirtyä maalle noin 460 miljoonaa vuotta sitten, ensimmäisenä maalla
    kasvaneet kasvit olivat sammaleita. Sen jälkeen alkoi putkilokasvien eli sanikkaisten ja
    siemenkasvien kehitys, joka huipentui koppisiemenisten kasvien syntyyn noin 200 miljoonaa vuotta
    sitten. Mikä seuraavista väittämistä on väärin?

2. Onnistunut DNA:n kahdentuminen eli replikaatio on solunjakautumisen edellytys.

3. Mikrovillukset ovat epiteelisolun pinnan sormimaisia ulokkeita, jotka

4. Useimmat taudit ovat komplekseja eli monitekijäisiä, joihin Mendelin säännöt harvoin
pätevät. Vajaaksi penetranssiksi kutsutaan ilmiötä, jossa altistavan alleelin kantaja ei sairastu.
Jokainen meistä kantaa useita sairausalleeleja. Mikä seuraavista periytyvyyteen liittyvistä
väittämistä ei pidä paikkaansa?

Osio 2B (6 p)

5. Kalium

6. Alumiini

7. Salmiakin eli ammoniukloridin molekyylikaava on

8. Amarantti on punainen elintarvikeväri, jota käytetään esimerkiksi juomissa, hyytelöissä,
kakuissa ja keitoissa. Sen koodi on E123. Amarantin systemaattinen nimi on trinatrium-3-hydroksi-4-(4′-sulfonaattonaftyyliatso)naftaleeni-2,7-disulfonaatti. Sen tiheys on \(1,50g/cm^3 \) ja liukoisuus 20-asteiseen veteen on 50 g/l. Alla on amarantin rakennekaava.

Amaranttiin liittyen ei pidä paikkaansa, että

9. Aminohapot voivat toimia kahtaisionina, niihin voi siis syntyä sekä happo- että emäspää,
jotka voivat luovuttaa ja vastaanottaa protoneita. Asparagiinihapolla on lisäksi sivuketju, joka
pystyy osallistumaan protoninsiirtoreaktioihin. Sen α-hiileen kiinnittyneen karboksyyliryhmän pKa
on 1,88, α-hiileen kiinnittyneen aminoryhmän pKa 9,60 ja sivuketjun karboksyyliryhmän pKa 3,65.


Asparagiinihappoon liittyen ei pidä paikkansa, että se

10. Daniellin pari on galvaaninen kenno, jossa

Osio 2C (5 p)

11. Ääniaallon aallonpituus suurenee rajapinnassa, kun

12. Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä

13. Auto ajaa tasaisesti ympyrärataa. Mikä alla olevista väitteistä on väärin?

14. Useamman jousen muodostamaan jousisysteemiin liittyen pitää paikkansa, että

15. Mikä seuraavista lämpövoimakoneisiin liittyvistä väittämistä on väärin?

Tehtävä 3 (9 p)

kuva 1
kuva 2


a. Nimeä kuvien 1 ja 2 rakenteet 1-14. (7 p)


b. Mikä kuvan 2 esittämä rakenne on kokonaisuudessaan nimeltään? Entä mitkä kuvan
2 rakenteet sijaitsevat rakenteessa 4 ja mitkärakenteessa 8? (500 merkkiä) (2p.)

Tehtävä 4 (11 p)
a. Mikä on tärkein bakteereilla perinnöllistä muuntelua aiheuttava tekijä ja miten sen
vaikutukset bakteereilla eroavat eukaryoottisoluista? (400 merkkiä) (2 p)


b. Esittele bakteerien rekombinaatiotavat. (1200 merkkiä) (6 p)


Geenien toimintaan voidaan vaikuttaa CRISPR-tekniikalla. Mihin perustuu se, ettäjokin geeni
voidaan kohdennetusti poistaa toiminnasta tällämenetelmällä? (400 merkkiä) (3 p)


Tehtävä 5 (10 p)
Hengityselinten tärkeimpiin tehtäviin kuuluu kaasujenvaihdosta huolehtiminen, kehon pH-tasapainon säätely sekä immunologisia puolustusmekanismeja. Keuhkot sijaitsevat rintaontelossa
omissa lateraalisissa onteloissaan, joiden välissä sijaitsee välikarsina. Keuhkojen ulkopintaa ja
rintaontelon sisäseinämää ympäröi mesoteelisolukko, joka muodostaa kaksilehtisen keuhkopussin
eli pleuran. Pleura voidaan jakaa kahteen osaan: viskeraaliseen eli keuhkojen pintaa päällystävään
osaan ja parietaaliseen eli rintaonteloa päällystävään osaan. Näiden lehtien väliin jää keuhkopussin
ontelo. Pleuraneste, jota on keskimäärin vain 25-30 ml 70 kiloa painavalla miehellä, pitää
pleuralehtiä yhdessä vesimolekyylien välisillä vuorovaikutusvoimilla. Lisäksi pleuraneste toimii
voitelevana elementtinä ja mahdollistaa keuhkojen liikkumisen rintaontelossa kitkatta.


Keuhkojen ominaisuuksiin kuuluu kyky venyä ja palautua tilavuuden vaihtelujen mukaisesti
optimaalisen kaasujenvaihdon aikaansaamiseksi. Kliinisesti puhuttaessa komplianssilla tarkoitetaan
keuhkokudoksen venymiskykyä inspiraation aikana. Korkean komplianssin keuhkot venyvät
helposti vähemmällä lihastyöllä kuin matalan komplianssin keuhkot. Elastanssilla tarkoitetaan
keuhkokudoksen palautumiskykyä venytyksen jälkeen takaisin normaalitilaan.


Hengitysongelmiin liittyvät sairaudet voidaan jakaa karkeasti kahteen ryhmään: obstruktiivisiin ja
restriktiivisiin. Obstruktiiviset keuhkosairaudet ovat nimensä mukaisesti tukkivia keuhkosairauksia
ja niiden perusmekanismina on ilmavirtauksen kulun vaikeutuminen. Yhteisenä piirteenä
obstruktiivisissa tiloissa on FEV1:n lasku (tilavuus, joka poistuu keuhkoista maksimaalisessa
uloshengityksessä ensimmäisen sekunnin aikana). Tällaisia sairauksia ovat esimerkiksi astma ja
emfyseema eli keuhkonlaajentumatauti. Astmassa keuhkoputkien läpimitta on laskenut ja ahtauma
näkyy etenkin keuhkoputkissa. Emfyseemassa alveolien seinämät tuhoutuvat pitkäaikaisen
ärsytyksen kuten tupakoinnin seurauksena. Makrofagien ja neutrofiilien erittämät soluväliainetta
tuhoavat entsyymit hajottavat alveolien välistä sidekudosta ja etenkin elastiinisäikeitä. Ilmatilat
tulevat laajemmiksi alveolien yhdistyessä toisiinsa. Restriktiivisissä keuhkosairauksissa
rintaontelon tai keuhkokudoksen kyky laajentua on alentunut. Yleisiä syitä restriktiivisille
keuhkosairauksille ovat esimerkiksi fibrotisoivat keuhkosairaudet, surfaktanttihäiriöt ja
neuromuskulaarisairaudet. Asbestoosi on yksi esimerkkisairaus. Asbestikuidut aiheuttavat
keuhkoissa vierasaineena immuunivasteen synnyn ja pitkällä aikavälillä fibroosin kudoksen eli
sidekudoksen määrän kasvua. Fibroosilisä aiheuttaa keuhkokudoksen jäykistymistä. Asbestoosi
kohottaa keuhkosyövän riskiä merkittävästi. (muokattu 2022)

a. Mihin ilman liike ihmisen hengityselimissä perustuu? Selitä mahdollisten lihasten osuus sekä
mekanismit. (800 merkkiä) (2p)


b. Valitse kunkin kohdan termiin liittyvät käsitteet. Käsitteitä voi olla useampi (5p)
1) Koheesio

2) Asbestoosi

3) Astma

4) Emfyseema

c. Selosta veren kulku keuhkoihin ja takaisin sydämeen lähtien oikeasta eteisestä. Rakenteet
järjestyksessä riittävät. (200 merkkiä) (3 p)

Tehtävä 6 (10 p)
Valitse, mihin pääjaksoon kukin ominaisuus kuuluu. Jokaiselle ominaisuudelle valitaan vain yksi
pääjakso. Jokaisesta oikein menneestä kohdasta saa yhden pisteen. Miinuspisteitä ei tule.
a) Säteittäissymmetrisyys

b) Ulkoinen tukiranka

c) Vaippaeläimet kuuluvat

d) Suurin osa eläinlajeista kuuluu

e) Vesiputkijärjestelmä

f) Ei erikoistuneita kudoksia

g) Kiduskaarien aukot ainakin jossain vaiheissa kehitystä

h) Yksiaukkoinen ontelovatsa

i) Kihomato kuuluu

j) Kasteliero kuuluu

Tehtävä 7 (10 p)


a. Nimeä kuvan solun rakenteet 1-6 ja kerro niiden päätehtävät. (800 merkkiä) (6 p)


b. Mikä/mitkä kuvan rakenteista 1-6 ei esiinny kasvisolulla? Onko tilalla jokin muu vain
kasvisolulle tyypillinen soluelin/-elimiä, ja jos on, niin mikä/mitkä? (2 p)


c. Soluseinä antaa mekaanista tukea kasvisolulle. Mistä se koostuu? (150 merkkiä) (2 p)


Tehtävä 8 (13 p)


Vastaa kaikki alakohdat samaan vastausboksiin. Merkitse alakohdat selkesästi (a., b. jne.)
a. Luettele nisäkkään kantasolutyypit, kuvaa niiden erilaistumispotentiaali ja mainitse
esimerkki, mistä kyseisiä soluja löytyy. (4 p)

b. Mihin solutason ominaisuuksiin perustuu aikuisen ihmisen normaali ihon
uusiutuminen? (2 p)


c. Yksilönkehitys on ketjureaktiona etenevä induktioiden sarja. Mikä on alkion
varhaiskehityksessä tapahtuvan kaavoittumisen merkitys? (1 p)


d. Mainitse neljä eri viestiainetyyppiä, joilla ihmiselimistön solut viestivät keskenään. (1p)


e. Mainitse neljä solun mahdollista vastetta muuttuviin viestiainepitoisuuksiin. (1 p)


f. Basaliooma eli tyvisolusyöpä on yleisin ihosyöpä. Siinä ihon orvaskeden
kantasoluissa tapahtuu mutaatioita, joiden seurauksena solut riistäytyvät elimistön
kontrollista ja alkavat jakautua hallitsemattomasti. Mitkä kaksi geenityyppiä ovat
olennaisimmat syövän synnyssä ja miksi? (4 p)

Tehtävä 9 (7 p)
Kun typpidioksidi ja rikkidioksidi reagoivat suljetussa astiassa, saadaan reaktiotuotteina
rikkitrioksidia sekä typpimonoksidia. Eräässä koejärjestelyssä kaikkia edellä mainittuja kaasuja
johdettiin ylimäärin happea sisältävään astiaan (V = 1,0 l), jonka jälkeen tasapainon annettiin
asettua.


a. Esitä typpidioksidin ja rikkidioksidin välisen reaktion reaktioyhtälö ja laske tämän reaktion
tasapainovakion arvo, kun alla esitettyjen reaktioiden tasapainovakiot tunnetaan. (Pelkät vstaukset
riittävät) (2 p)
\(2 SO_2g+O_2g↔2 SO_3(g)\) K1 = 3200 l/mol
\(2 NO(g)+O_2(g)↔2 NO_2(g)\) K2 = 310 l/mol


b. Kaasujen alkukonsentraatiot olivat seuraavat:
\(c_a(NO_2) = 3,0 M\)
\(c_a(SO_2) = 2,0 M\)
\(c_a(SO_3) = 1,0 M\)
\(c_a(NO) = 5,0 M\)
Mikä oli typpimonoksidin tasapainokonsentraatio (mol/l)? (Pelkkä vastaus riittää) (5 p)


Tehtävä 10 (8 p)
Ibuprofeeni on tunnettu tulehduskipulääkeaine, jota voidaan teollisesti valmistaa monella eri tavalla.
Yksi näistä tavoista on ns. vihreä reaktio, joka tapahtuu kolmessa eri vaiheessa. Ibuprofeenilla on
taipumus muodostaa lievästi hapan vesiliuos.


1) Ensimmäinen reaktio tapahtuu katalyytin läsnä ollessa. Reaktion sivutuotteena syntyy yksi
etaanihappomolekyyli.
Alla olevassa kuvassa on ensimmäisen reaktion reaktiotuotteena syntyvä molekyyli.


2) Toisessa reaktiossa ensimmäisen reaktion reaktiotuote hydrataan, eikä reaktiossa synny
sivutuotteita.


3) Kolmannessa reaktiossa tapahtuu karbonylaatio, jolloin lähtöaineeseen lisätään katalyytin läsnä
ollessa hiilimonoksidimolekyyli, minkä seurauksena muodostuu ibuprofeenia.


Ibuprofeenin lisäksi yleisesti avohoidossa käytettyjä särkylääkkeitä ovat esimerkiksi
parasetamoli sekä asetyylisalisyylihappo. Kullakin näistä lääkeaineista on omat
käyttöindikaationsa johtuen niiden erilaisista vaikutusmekanismeista elimistössä. Nimeä
parasetamolin ja asetyylisalisyylihapon funktionaaliset ryhmät. (4p)
parasetamoli asetyylisalisyylihappo

Parasetamoli
Asetyylisalisyylihappo

Tehtävä 11 (9 p)
Natriumfluoridi on epäorgaaninen, väritön suola, joka normaaliolosuhteissa on olomuodoltaan
kiinteää. Yhdiste liukenee suhteellisen huonosti veteen, ja muodostuva liuos on heikosti emäksinen.
Natriumvetyfluoridi on vesiliuoksessa olevan vetyfluoridin vastinemäksen suola. Natriumfluoridia
käytetään esimerkiksi hammastahnoissa, jolloin fluoridi-ionit sitoutuvat hampaan kiilteessä olevaan
kalsiumiin. Tahnan käyttö täten estää happohyökkäyksen aiheuttamaa korroosiota
hammaskiilteessä.


a. Mikä on hampaiden kiilteessä esiintyvän tärkeän, kalsiumia sisältävän epäorgaanisen
yhdisteen yleisesti tunnettu nimi? Systemaattista nimeä ei tarvitse laatia. (0,5 p)


b. Muodosta reaktioyhtälö reaktiolle, jossa natriumfluoridia valmistetaan neutraloimalla
fluorivetyhappoa natriumhydroksidilla. (Pellkkä reaktioyhtälö riittää) (2 p)


c. Hammaslääketieteen ensimmäisen vuoden opiskelijana raha on tiukassa ja päätät
valmistaa hammastahnasi itse. Ostat apteekista 500,0 ml 70,0 % fluorivetyhappoa sekä
450,0 ml 20,0 % NaOH:a. Hammastahnaa varten tarvitset 0,5 g natriumfluoridia. Paljonko
pipetoit (millilitroina) ostamaasi fluorivetyhappoa ja natriumhydroksidia teflonkattilaasi, jos
oletetaan, että reaktion saanto on täydellinen ja et halua tuhlata kallisarvoisia kemikaalejasi
yhtään? Fluorivetyhapon tiheys on \(1,16 g/cm^3 \) ja natriumhydroksidin \(2,13 g/cm^3 \). (6 p)


d. Vetyfluoridi on hyvin reaktiivista ja syövyttävää. Miksi valmistuksessa käytettävä
teflonastia ei syövy? (150 merkkiä) (0,5 p)

Tehtävä 12 (10 p)


Työskentelet kesäkandina epäorgaanisen kemian laboratoriossa, kun ohjaajasi antaa sinulle
mysteerisen purkin. Ohjaajan tekemien röntgenkristallografiakokeiden perusteella tiedät purkin
sisältävän kahta eri suolaa, joilla on sama anioni mutta eri kationi. Ohjaaja kertoi lisäneuvoksi, että
omien kokeidensa perusteella suolat liukenevat täydellisesti kuumaan rikkihappoon, jonka suoloja
mysteeripurkin sisällön tiedetään olevan. Hän osasi kertoa myös veteen niukkaliukoisen suolan
kationin sitoutuneen anioniin suhteessa 1:1, kun taas toisen kationin kohdalla hän oli päätellyt
yhden anionin sitovan kaksi kationia.


Ohjaajasi pyytää sinua selvittämään suolasta löytyvät kationit. Ensisilmäyksellä huomaat suolan
olevan homogeenistä, kiteistä ja valkoista. Nohevana kemistinä käyt heti ongelman kimppuun.
Ensitöiksesi punnitset 1,000 gramman näytteen dekantteriin ja liuotat sen lämpöhauteessa samalla
jatkuvasti sekottaen 100 ml:aan (tarkka tilavuus) tislattua vettä. Havaitset osan suolasta liuenneen,
mutta osa jää liukenematta, vaikka kuinka sekoitat ja kuumennat. Erottelet kiinteän faasin ja
nestefaasin täydellisesti toisistaan, niin että hävikkiä ei pääse tapahtumaan.
Jatkat tutkimusta ensin nestefaasin parissa liekkikokeella. Liekkikokeessa havaitset selkeän
keltaisen liekin. Päätät varmuuden vuoksi tutkia näytteen vielä geigermittarilla, mutta et kuitenkaan
havaitse mitään taustasäteilyn voimakkuudesta poikkeavaa, ja oletkin 100 % varma, että tutkimasi
kationi on sähköä johtava elektrolyytti, joka toimii makrokivennäisaineena osallistuen muun
muassa hermoimpulssien kuljetukseen elimistössä.


Siirryt tutkimaan punnitsemasi näytteen kiinteää faasia. Punnitset tarkasti kaiken kiinteästä faasista
ja liuotat sen 25 ml:aan kuumaa rikkihappoa jatkuvasti sekoittaen. Pipetoit liuoksesta koeputkeen
5,0 ml:n näytteen myöhempiä pitoisuustutkimuksia varten. Loput 20 ml käytät tutkimuksesi
kvalitatiiviseen osaan. Kastat metallilangan suolaa sisältävään rikkihappoliuokseen ja suoritat
liekkikokeen. Havaitset kellanvihreän liekin, ja oletkin vakuuttunut tämän pääryhmään kuuluvan
aineen olevan samaa ainetta, kuin aine, jota käytetään suoliston röntgenkuvauksissa varjoaineena.


Lopuksi määrität vielä aiemmin erilleen ottamastasi näytteestä sen sisältämän niukkaliukoisen
kationin määrän. Pipetoit 1,0 ml:n näytteen 1,0 cm paksuun kyvettiin ja asetat sen UV-Vis-spektrometriin. Spektrometri kertoo sinulle näytteen absorbanssin olevan 0,0650 540 nm:n alueella.
Absorbanssi noudattaa Lamert-Beerin lakia: A = ε b c,
missä A on absorbanssi, ε molaarinen absorptiokerroin, b näytteen paksuus senttimetreinä ja c absorboivan aineen konsentraatio yksikössä mol/l. Voit olettaa molaarisen
absorptiokertoimen olevan 1. Tällöin absorptiokertoimen yksiköksi tulee \(mol^{-1}cm^{-1}dm^3 \).


a. Millä kemiallisella menetelmällä erotat nestefaasin ja kiinteän faasin toisistaan siten,
että voit suorittaa mahdollisia lisäkokeita molemmille faaseille? (1 p)


b. Mikä oli mysteeripurkin veteen liukoinen suola? (2 p)


c. Mikä oli veteen liukenematon suola? (2 p)


d. Kuinka monta m% näytteestä oli veteen liukenematonta suolaa? Mahdollista hävikkiä
ei tarvitse huomioida. (4 p)


e. Nimeä yksi sellainen kemiallinen menetelmä, jossa aineen määrä määritetään
saostamalla ja punnitsemalla. (1 p)


Tehtävä 13 (13 p)
Metallien elektrolyyttinen puhdistus eli raffinointi on eräs elektrolyysin sovelluksista. Hyvänä
esimerkkinä tästä on epäpuhtaan raakakuparin puhdistus, jolla on mahdollista saada 99,999-
prosenttisesti puhdasta kuparia. Raakakupari sisältää yleensä kuparin lisäksi epäpuhtauksina rautaa,
kultaa, hopeaa sekä erittäin jaloja platinaryhmän metalleja, jotka pyritään erottamaan menetelmän
avulla puhtaasta kuparista. Raakakuparin metallit ovat puhtaassa alkuainemuodossa.


a. Mitkä aineet reagoivat elektrolyysin aikana anodilla ja katodilla? Kirjoita elektrodeilla
tapahtuvat reaktiot. (2 p)


b. Raakakuparin elektrolyyttisessä puhdistuksessa käytetään 150,0 A:n virtaa.
Elektrolyysin aikana anodin massa pienenee 22,540 grammaa ja katodin massa päinvastoin
kasvaa 22,225 grammaa. Lisäksi elektrolyysiastian pohjalle syntyy epämääräistä sakkaa
0,3446 g. Mitkä ovat tämän perusteella kuparin ja raudan massa-%-osuudet puhdistettavassa
raakakuparissa? Ilmoita vastaukset kahden desimaalin tarkkuudella. (10 p)


c. Selvitä, mitä alkuaineita elektrolyysiastian pohjalle muodostunut sakka eli ns.
anodilieju sisältää. (300 merkkiä) (1 p)

Tehtävä 14 (9 p)


Korkeaa kolesterolia hoidetaan statiini-nimisillä lääkkeillä. Statiinit estävät kolesterolisynteesiä
maksassa, minkä seurauksena maksasolut ottavat kolesterolia enemmän verestä. Tämä vähentää
erityisesti haitallisen LDL-kolesterolin pitoisuutta seerumissa. Elektroninsiirtoketjun koentsyymi Q
syntetisoidaan Asetyyli-koA:sta kolesterolisynteesin kaltaisella mekanismilla. Kolesterolilääkkeinä
käytettävät statiinit inhiboivat samalla siis myös ubikinonin synteesiä. Tämä havaitaan
sivuvaikutuksina, mm. lihaskipuna ja mahdollisesti lihasheikkoutena.


Isomeria on merkittävässä osassa lääkkeiden kehityksessä. Isomeereistä toinen saattaa toimia
lääkkeenä, kun taas toinen aiheuttaa vakavia haittavaikutuksia. Alla on kuvattu eräs statiini,
vastatiini, ja sen isomeerejä. Merkitse vastauskenttään ensin yhdisteen numero, ja sitten onko
kyseessä rakenne- vai stereoisomeria ja mikä sen alalaji on. Merkitse ensin rakenne-/stereoisomeria
sitten alalaji. (muokattu 2022)


Pisteytys:
Oikea isomeriatyyppi = 0,5 p
Oikea alalaji = 1 p
Väärä vastaus = -0,5 p
Tehtävän minimipistemäärä on 0 p.

Vastatiini

Tehtävä 15 (8 p)
Aurinkokenno on laite, jolla Auringon säteily muunnetaan sähköenergiaksi valosähköisen ilmiön
avulla. Kennon toiminta perustuu kahteen pääperiaatteeseen: saapuva fotoni synnyttää absorboivaan
puolijohteeseen varauksenkuljettajia, jotka kerätään kulutuslaitteeseen tai akkuihin. Puolijohteena
käytetään usein piipohjaisia fotodiodeja. Piin irrotustyö on 4,60 eV. Aurinkokennoja käytetään
esimerkiksi Maata kiertävissä satelliiteissa, avaruusluotaimissa sekä kannettavissa laitteissa, kuten
taskulaskimissa ja rannekelloissa, ja sähköverkon ulottumattomissa olevilla alueilla esimerkiksi
valaistukseen ja veden pumppaukseen. Aurinkokennojen tehokkuuteen vaikuttaa Auringon
säteilyenergian määrä, eli se riippuu alueen leveysasteista, paikallisesta ilmastosta sekä
ilmansaasteiden määrästä. Parhaimmillaan aurinkoenergiajärjestelmät ovat päiväntasaajan
molemmin puolin sijaitsevissa aurinkoisissa maissa.


a. Mitä tarkoitetaan valosähköisellä ilmiöllä, ja miten se liittyy aurinkokennojen
puolijohdediodin (fotodiodi) toimintaan? (400 merkkiä) (4 p)


b. Aurinkokennoa voidaan tarkastella piipohjaisena fotodiodina. Kuinka monta fotonia
aurinkopaneeliin pitää aikayksikköä kohden osua ja mikä niiden aallonpituus saa enintään
olla, jotta aurinkokennon akkua lataava virta olisi 0,80 A? Elektronin varaus vastaa
alkeisvarausta (\(1,602*10^{-19}C \)) (4 p)

Tehtävä 16 (8 p)


Potilaalla epäillään sepelvaltimoahtaumaa, ja sen vahvistamiseksi tehdään koronaariangiografia.
Angiografiassa käytettävä varjoaine sisältää radioaktiivista jodin isotooppia 123I, jonka
puoliintumisaika on T1/2=13,22 h. Sairaalalle saapuu tätä radiojodia sisältävää liuosta tasan 100 ml
tiistaina klo 14.00, jolloin liuoksen aktiivisuus on 5,22 GBq. Angiografiassa käytettävän
varjoaineen aktiivisuuden tulee olla 4,50 MBq potilaan painokiloa kohden. Kuinka paljon liuosta on
torstai-iltana jäljellä, jos angiografioita suoritetaan seuraavanlaisesti: keskiviikkona klo 15.00
(potilaan paino 68,5 kg) ja torstaina klo 9.00 (potilaan paino 53,4kg).

Käytä tarvittaessa likiarvoja:

Tehtävä 17 (13 p)


Diffuusiolla tarkoitetaan sitä, että molekyylit liikkuvat lämpöliikkeen takia siten, että mahdolliset
konsentraatioerot tasoittuvan ajan mittaan. Kun molekyylit kulkevat puoliläpäisevän kalvon,
esimerkiksi solukalvon läpi diffuusion avulla, tapahtumaa kutsutaan passiiviseksi kuljetukseksi.
Kalvon läpi kulkeutuvien molekyylien nettosiirtymälle voidaan johtaa lauseke:


Tätä yhtälöä kutsutaan Fickin laiksi. Konsentraation suhdetta kalvon paksuuteen kutsutaan
puolestaan konsentraatiogradientiksi. Molekyylivuon tiheys \(J_d \)
on niiden molekyylien määrä pinta-alayksikköä kohti, jotka kulkevat pinnan läpi aikayksikössä. Jos
se kerrotaan pinta-alalla ja ajalla, saadaan molekyylien kokonaisainemäärä (mol).


Eräs esimerkki passiivisesta kuljetuksesta on keuhkorakkuloiden eli alveolien ja keuhkokapillaarien
välillä tapahtuva kaasujen vaihtuminen. Tällöin pääasiallisesti happea siirtyy solukalvojen läpi
keuhkoista verenkiertoon ja hiilidioksidia taas verenkierrosta keuhkoihin. Tehokkaan toiminnan
takaamiseksi alveoleja on aikuisen ihmisen keuhkoissa noin 300 miljoonaa, ja niiden
kokonaispinta-ala on \(75m^2\). Alveoleja peittävissä keuhkokapilaareissa on samanaikaisesti
yhteensä vajaa 100 ml verta, joka ”levitettynä” laajalle pinta-alalle edistää hyvin aineiden
diffuusiota. Myös välimatka veren ja ilman välillä on vain 0,45 μm.


Teho-osastolle tuodulle potilaalle annetaan lisähappea happiviiksistä. Viiksistä virtaa
huoneenlämpöistä (21 °C) ja normaalipaineista happea 1,2 litraa minuutissa. Potilaan
keskimääräinen hengitystaajuus on 25 kertaa minuutissa, ja keuhkojen tilavuus muuttuu
hengenvedossa 0,50 l. Hengenvedon lopussa keuhkoissa vallitsee normaali ilmanpaine. Ilma
lämpenee ruumiinlämpöiseksi (37 °C) sisäänhengityksen aikana, ja happiviiksien virtauksesta 45 %
päätyy keuhkoihin. Huoneilmassa happea on 21 %.


a. Kuinka monta litraa ruumiinlämpöistä lisähappea keuhkoissa käy tunnin aikana? (3 p)


b. Kuinka monta prosenttiyksikköä enemmän keuhkoihin hengitetyssä ilmassa on happea
happiviiksien ansiosta verrattuna huoneilman hengittämiseen? (5 p)


c. Kuinka monta happimolekyyliä siirtyy verenkiertoon tunnin aikana, kun voidaan
olettaa yksinkertaistuksen vuoksi, että ilman ja veren välillä on vain yksi homogeeninen
solukalvo? Diffuusiokerroin tässä tilanteessa on \(9,0*10{-6}m^2/s \) ja
konsentraatioero hapen osalta kalvon eri puolilla on keskimäärin 0,103 M. (Pelkkä vastaus
riittää) (5 p)

Tehtävä 18 (12 p)


Lentokapteeni tekee lentonäytöksessä rutiiniliikkeensä, ympyräsilmukan pystytasossa. Puhdas
ympyrä vaatii koneen kuljettajalta koneen tuottaman voiman säätämistä, jotta nopeus pysyisi
vakiona. Ympyrän halkaisija on 360 m ja lentokoneen massa 1100 kg.


a. Kapteeni tuntee olevansa painoton silmukan ylimmässä pisteessä. Laske lentokoneen
nopeus. (2 p)


b. Hetkellä, jolloin lentokoneen siipien normaali on 35 asteen kulmassa vaakatasoon
nähden, koneen nopeus on 260 km/h. Laske turbiinien ja siipien tuottama kokonaisvoima ja
voiman suunta vaakatasoon nähden, kun koneella on vain keskeiskiihtyvyyttä. Vastusvoimia
ei tarvitse huomioida. (10 p)


Tehtävä 19 (9 p)
Kuparikattilan pohjan sisähalkaisija on 24,00 cm ja korkeus 16,00 cm. Kattila täytettiin piripintaan
hanasta lasketulla vedellä. Kattilan ja veden yhteinen alkulämpötila oli 20,3 °C. Kattila ja sen sisällä
oleva vesi lämmitettiin 86,0 °C:n lämpötilaan ja annettiin jäähtyä tämän jälkeen huoneenlämpöön
(22,0 °C). Kuinka paljon kattilassa olevan veden pinta laski kattilan reunasta mitattuna? Anna
vastaus millimetrin kymmenesosan tarkkuudella.


Tehtävä 20 (8 p)
Raidetykki (engl. railgun) on ase, joka muuttaa sähköenergiaa kineettiseksi energiaksi. Sillä
pystytään kiihdyttämään ammus suurempiin nopeuksiin kuin perinteisillä kaasun laajentumiseen
perustuvilla aseilla, jopa moniin kilometreihin sekunnissa.
Raidetykki koostuu esimerkiksi kahdesta samansuuntaisesta metalliraiteesta, jotka on yhdistetty
virtalähteeseen. Kun raiteiden väliin asetetaan sähköä johtava ammus, virtapiiri sulkeutuu.
Sähkövirta kulkee virtalähteen positiivisesta navasta raiteeseen, josta se kulkee ammuksen kautta
toiseen raiteeseen ja sieltä takaisin virtalähteeseen (ks. kuva). Sähkövirta saa raidetykin toimimaan
sähkömagneetin tavoin, luoden voimakkaan magneettikentän raiteiden ympärille ja niiden väliin.
Induktioilmiöihin liittyvät virrat ja niihin kytkeytyvät voimat voi jättää huomioimatta.


Raidetykillä, jonka raiteiden pituus on 5 metriä ja raiteiden etäisyys toisistaan 10 senttimetriä,
ammutaan 7 kilogrammaa painava ammus. Ammus on tehty hyvin kestävästä ja sähköä
erinomaisesti johtavasta aineesta. Raidetykin raiteet ovat vaakatasossa ja ammusta kiihdytetään
koko raiteiden matkan. Millä nopeudella ammus poistuu raidetykistä, kun sitä kiihdyttävä
sähkövirta pidetään alusta loppuun 1 000 000 ampeerissa? Liikettä vastustavat voimat voidaan
olettaa minimaalisiksi. Oleta lisäksi magneettivuon tiheyden olevan kaikkialla raiteiden välissä
sama, kun mitä se on tarkalleen raiteiden välisen etäisyyden puolivälissä. Anna vastaus kolmen
merkitsevän numeron tarkkuudella.
Käytä tyhjiön permeabiliteetille arvoa: \(4pi*10^{-+7} H/m \)

Go to Top