Kinetik og koblede differentialligninger
At studere nedbrydningen af et lægemiddel eksperimentelt og beskrive hastigheden af denne nedbrydning samt efterfølgende reaktionstrin vha. koblede 1. ordens differentialligninger.
Hvad går øvelsen ud på?
Viden om, hvor hurtigt et lægemiddel nedbrydes har naturligvis stor betydning for, hvilken dosis og hvilke doseringsintervaller der skal vælges ved medicinering.
Mange organiske og ikke mindst bioorganiske reaktioner er af typen koblede reaktioner (følgereaktioner, konsekutive reaktioner), hvor et stof (f.eks. fødevare eller lægemiddel) nedbrydes i flere trin.
Eksperimentelt undersøges det første trin i hydrolysen af acetylsalicylsyre (det aktive stof i det smertestillende lægemiddel ”Aspirin”).
Det etableres, at reaktionen ved fastholdt pH kan beskrives ved 1. ordens kinetik.
Endvidere studeres temperatur- og pH-afhængigheden af kinetikken. I den matematiske del af projektet udvides beskrivelsen til et efterfølgende 1. ordens reaktionstrin, dvs. et system af to koblede 1. ordens irreversible reaktionstrin. Denne model kan relativt simpelt løses og analyseres analytisk.
Tilmeldingen til SRP-øvelser åbner
Hvordan foregår øvelsen?
Ved øvelsen skal du fremstille opløsninger af acetylsalicylsyre. Du skal også måle koncentrationen af salicylsyre til forskellige tider vha. et spektrofotometer.
I laver øvelsen i grupper med to studerende, og hver gruppe foretager målingerne ved ved forskellige temperaturer og/eller pH-værdier. Undervejs udveksler I data med hinanden.
I analyserer data mht. reaktionsorden, aktiveringsenergi, etc.
Hvilke faciliteter kommer du til at bruge?
DTU Kemis laboratorier.
Man kan give projektet en organisk kemi-vinkel ved fx at diskutere reaktionsmekanismen for hydrolyse af acetylsalicylsyre.
Man kan give projektet en biologisk vinkel ved at diskutere hvor/hvordan lægemidler nedbrydes og optages i kroppen. Herunder kan man beskrive kinetikken på organniveau vha. "kompartmentmodeller”, såkaldt farmakokinetik.
- kl.. 9:00: Velkommen, gennemgang af øvelsen, holdopdeling
- kl. ca. 9:30: Gruppe 1-4 arbejder i laboratoriet sammen med en af instituttets laboranter. Gruppe 5-8 arbejder med datanalyse af udleverede data
- kl. 12-13 Frokost: Her er der mulighed for at købe frokost i DTU-kantinen
- kl. 13.00 Gruppe 5-8 arbejder i laboratoriet sammen med en af instituttets laboranter. Gruppe 1-4 arbejder med datanalyse af udleverede data
- kl. ca. 14:30: Der udveksles måledata mellem alle grupperne, så alle kan arbejde videre med alle de måledata, der er opsamlet på dagen.
I forbindelse med spørgsmål til dataanalyse og den matematiske del af øvelsen kan instituttets studielektor kontaktes.
Efter øvelsen behandles de indsamlede data og reaktionskinetikken beskrives matematisk. De indsamlede data, vil være det produkt eleverne kan tage med hjem.
Når du har tilmeldt dig, vil du få tilsendt den litteratur, du skal læse som forberedelse til øvelsen.
Relevante gymnasiefag
- Biologi: Nedbrydningen af et lægemiddel er biologisk relevant.
- Fysik: Den matematiske del af øvelsen beskriver også henfald af radioaktive isotoper.
- Kemi: Reaktionskinetik, Lambert-Beers lov og eksperimentelle målinger i laboratoriet er alle kemisk relevante.
- Matematik: Løsningen af koblede differentialligninger.
Kan kombineres med:
- Kemi
- Matematik
Faglige nøgleord
- Kinetik
- Koblede differentialligninger
- Aspirin
- Temperatur- og pH-afhængighed
- Lambert-Beers lov
- Medicinalkemi
- Reaktionsorden
