2013 Chimie Nationala Clasa a Xa Proba Practica Subiecte Si Bareme

Olimpiada NaŃională de Chimie 2013 Pagină 1 din 7 Proba practică - Clasa a X-a

MINISTERUL EDUCAłIEI NAłIONALE OLIMPIADA NAłIONALĂ DE CHIMIE

PIATRA-NEAMł 31.03. – 06.04. 2013

Proba practică Clasa a X-a

Echipamentul de protecŃie necesar în laboratorul de chimie

1. Halat de laborator confecŃionat din bumbac. 2. Ochelari de protecŃie. 3. Pantofii de laborator trebuie să fie închişi şi cu rizuri pe talpă pentru a se evita alunecarea. 4. Mănuşile din latex sau cauciuc, cu talc sau cu pudră, trebuie purtate în permanenŃă.

Reguli de protecŃie şi tehnica securităŃii muncii

1. În laboratoarele de chimie nu se poartă lentile de contact; 2. În laboratoarele de chimie se va purta întotdeauna echipament de protecŃie; 3. La primirea şi la utilizarea substanŃelor chimice pentru analizele chimice de laborator, trebuie

citite cu atenŃie etichetele de pe flacoane (recipienŃi); 4. Nu se gustă niciun fel de substanŃă de laborator; 5. Pentru a mirosi o substanŃă, vaporii trebuie îndreptaŃi spre utilizator prin mişcarea circulară a

mâinii deasupra vasului deschis care o conŃine, cu mare precauŃie, neaplecând capul asupra vasului şi fără a inspira adânc în plămâni;

6. Este interzis ca utilizatorul să se aplece asupra vasului în care se transvazează sau se încălzeşte un lichid oarecare, ori să Ńină vasul înclinat spre sine sau spre alte persoane, pentru a evita stropirea cu picăturile lichidului;

7. Întotdeauna se adaugă acizii în apă şi niciodată apă în acizi; 8. RecipienŃii cu reactivi se închid imediat după folosire; 9. Reziduurile rezultate din activităŃile desfăşurate în laborator nu se aruncă în chiuvetă, ci se

depozitează în recipientele speciale, destinate colectării reziduurilor chimice, etichetate corespunzător;

10. Înaintea începerii experimentelor de laborator se verifică calitatea sticlăriei puse la dispoziție; elevii anunță imediat supraveghetorul în cazul în care observă piese de sticlărie care prezintă zgârieturi, crăpături sau alte defecte;

11. Spălarea vaselor se face imediat după utilizare, cu lichide potrivite în care reziduurile sunt solubile, pentru a evita reacŃiile violente;

12. Manipularea reactivilor solizi se face cu spatule sau linguriŃe curate, pentru a preîntâmpina impurificarea acestora.

13. SoluŃiile de reactivi pentru analiză se manipulează astfel încât să nu fie impurificate. 14. Lichidele inflamabile şi volatile (diclorometan, toluen, pentan etc.) se manipulează cu atenŃie.


Manipularea substanŃelor chimice Prima sursă de informare privind identitatea şi riscurile legate de un agent chimic o constituie

eticheta. O etichetă corect întocmită şi amplasată pe ambalaj permite identificarea agentului chimic (compoziŃie, concentraŃie, masă moleculară, constante fizice), a pericolelor şi a riscurilor, precum şi a măsurilor de securitate care trebuie luate.

• Fraze de risc de tip R. Natura riscurilor speciale atribuite substanŃelor şi preparatelor periculoase este indicată de către producător cu ajutorul frazelor de risc de tip R. Există 68 fraze de risc notate de la R1- R68 şi mai multe combinaŃii ale acestora.

• Fraze de securitate de tip S. Recomandările de prudenŃă privind utilizarea substanŃelor şi preparatelor chimice periculoase, făcute de producător, se exprimă prin fraze de securitate de tip S. Există 64 fraze de securitate care pot fi asociate agenŃilor chimici periculoşi, de la S1-S64 şi combinaŃii ale acestora.

Simbolul grafic de avertizare, frazele de risc R şi frazele de securitate S vor fi obligatoriu plasate pe etichetele substanŃelor şi preparatelor chimice periculoase!

Simboluri, pictograme şi indicaŃii de pericol pentru a evidenŃia riscurile principale

E (Exploziv) O (Oxidant) F (Foarte inflamabil) F+ (Extrem de

inflamabil) T (Toxic)

T + (Foarte toxic) C (Corosiv) X n (Nociv) X I (Iritant) N (Periculos

pentru mediu)


Principalele caracteristici ale substanțelor necesare pentru realizarea experimentului

Substanța Proprietăți fizice Fraze de risc

Fraze de securitate

Aspect la 20°C ρ (g/cm³) T.f.

(°C) T.t. (°C) Solubilitate în apă la 20°C

Aldehidă benzoică

lichid incolor 1,04 178,1 -26 Moderată R22 S24

Clorură de benziltrifenilfosfoniu

solid alb - - 329-331 Mare R25

S26, S36/37/39

S45 Hidroxid de sodiu

soluție apoasă 50% - lichid

incolor 1,515 105 - 140 -12 - 10 Mare R35 S26, S37/39,

S45 Carbonat de potasiu soluție apoasă 10% - lichid

incolor 1,1 - - Mare - -

Diclorometan CH2Cl2 lichid

incolor 1,33 39,6 -96,7 Mică R40 S23/24/25 S36/37

Eter de petrol - lichid incolor

0,64 40-60 - Mică R11, R38, R51/53,

R65, R67 S61/62

Fraze de risc (R) ți fraze de securitate (S)

R11 Foarte inflamabil. R22 Nociv în caz de înghiŃire. R25 Toxic în caz de înghiŃire. R35 Provoacă arsuri grave. R38 Iritant pentru piele. R40 Posibil efect cancerigen, dovezi insuficiente. R65 Nociv: poate provoca afecŃiuni pulmonare în caz de înghiŃire. R67 Inhalarea vaporilor poate provoca somnolenŃă şi ameŃeală. R51/53 Toxic pentru organismele acvatice, poate provoca efecte adverse pe termen lung asupra mediului acvatic. S23 A nu inspira gazul/fumul/vaporii/aerosolii S24 A se evita contactul cu pielea S26 În cazul contactului cu ochii, spălaŃi imediat cu multă apă şi consultaŃi medicul. S45 În caz de accident sau simptome de boală, consultaŃi imediat medicul (Dacă este posibil, i se va arăta eticheta). S61 A se evita aruncarea în mediul înconjurător. A se consulta instrucŃiunile speciale/fişa de securitate. S62 În caz de înghiŃire, a nu se provoca voma: a se consulta imediat un medic şi a i se arăta ambalajul sau eticheta. S24/25 A se evita contactul cu pielea ți cu ochii. S36/37 A se purta echipament de protecție ți mănuți de protecție corespunzătoare. S37/39 A se purta echipament de protecție corespunzător ți a se proteja corespunzător ochii/fața. S36/37/39 PurtaŃi echipament de protecŃie corespunzător, mănuşi şi mască de protecŃie pentru ochi/faŃă.


Substanțe, sticlărie, ustensile ți echipamente de laborator necesare pentru realizarea experimentului

Experimentul nr. 1 Sticlărie, ustensile ți echipamente Buc Substanțe Stativ pentru eprubete 1

Aldehidă benzoică Eprubeta 30 mL 2 Eprubeta 10 mL 1

Apă distilată Pahar Erlenmeyer 100 mL 1 Pipetă gradată de sticlă 1 mL 1 Carbonat de potasiu

soluție apoasă 10% Pipetă gradată de sticlă 2 mL 1 Pipete Pasteur de sticlă 1,5 mL 1 Pară pentru pipete gradate 1 Pară pentru pipete Pasteur 1 Cilindru gradat 10 mL 1 Baghetă de sticlă 1 Pisetă cu apă distilată 1 Etichete 3 Hârtie indicatoare de pH între 1-14 Experimentul nr. 2 Balanță analitică sau tehnică Clorură de

benzitrifenilfosfoniu Sticlă de ceas 1 Spatulă 1

Aldehidă benzoică Pahar Erlenmeyer cu dop rodat de 250 mL 1 Pahar Berzelius 100 mL 3 Hidroxid de sodiu

soluție apoasă 50% Cilindru gradat 50 mL 1 Cilindru gradat 10 mL 1

Diclorometan Pipetă gradată de sticlă 1 mL 1 Pipete Pasteur de sticlă 1,5 mL 2 Sulfat de sodiu anhidru Pară pentru pipete gradate 1 Pară pentru pipete Pasteur 1 Eprubeta 10 mL 1 Baghetă de sticlă 1 Pâlnie de filtrare 1 Filtru cutat 1 Etichete 4 Experimentul nr. 3 Pahar Berzelius 100 mL 1

Proba A Sticlă de ceas 1 Creion 1

Proba B Cilindru gradat 10 mL 1 Pensetă metalică 1

Diclorometan Plăcuță cromatografică de silicagel 1 Capilare 2

Eter de petrol Riglă Tanc de vizualizare cu soluție KMnO4 Soluție KMnO4


___________ _____ (100 de puncte)

Reacția Wittig

Reacția Wittig a fost descoperită de Georg Wittig în 1954 ți pentru această descoperire i-a fost acordat Premiul Nobel în Chimie în anul 1979. Simplitatea procedurală a acestei reacții a dus la transformarea ei într-o metodă generală de obținere a alchenelor constând în reacția între o aldehidă sau cetonă ți o ilidă de fosfoniu, obținâdu-se ca produs secundar fosfinoxidul.

Ilidele de trifenilfosfoniu sunt accesibile in situ din săruri de fosfoniu rezultate la rândul lor din

reacția unei halogenuri de alchil reactivă (clorură de benzil, clorură de alil etc.) cu trifenilfosfina, într-un solvent nepolar din care precipită ca produs unic sub formă de sare. Sub acțiunea unei baze puternice aflată în mediu de reacție (hidrură de sodiu, n-butil litiu, hidroxid de sodiu concentrat), sărurile de trifenilfosfoniu generează ilidele corespunzătoare, capabile să reacționeze cu aldehide sau cetone.

. Reacția Wittig furnizează de obicei doi compuți, unul majoriar ți unul minoritar, care sunt

izomeri ți care sub acțiunea unor factori externi, precum lumina, se pot transforma unul în celălalt.

Sinteza stilbenului

Stilbenul sau 1,2-difeniletena poate exista sub forma a doi izomeri geometrici. Unul dintre izomeri are punctul de topire 125°C, iar cel de al doilea izomer are punctul de topire 5-6°C.

Stilbenul se poate obține în cantități mari ți foarte convenabil printr-o reacție Wittig între clorura de benziltrifenilfosfoniu ți benzaldehidă, în prezență de hidroxid de sodiu concentrat.

Este o reacție care are loc într-un mediu bifazic, prin cataliză cu transfer de fază, în care sarea de fosfoniu îndeplinețte atât rolul de catalizator de transfer de fază, cât ți de substrat. Din reacție rezultă ambii izomeri, cel majoritar fiind cel mai puțin stabil. Obținerea stereoselectivă a izomerului stabil se poate realiza prin transformări ulterioare. Cerințe: Sintetizați stilbenul conform modului de lucru descris mai jos ți răspundeți la întrebări. Citiți întreaga fiță de lucru înainte de a vă apuca de lucru. Solicitarea unor noi cantități de aldehidă benzoică sau clorură de benziltrfenilfosfoniu se penalizează cu 30 de puncte. Experimentul nr. I 1.1. Introduceți într-o eprubetă mică 0,1 mL aldehidă benzoică ți adăugați 1 mL apă

distilată. Agitați eprubeta timp de 5 minute ți verificați pH-ul soluției apoase cu ajutorul hârtiei de pH. Notați valoarea pH-ul observat.


1.2. Într-un pahar Erlenmeyer de 100 mL introduceți, 2 mL aldehida benzoică, adăugați 10 mL soluție apoasă de carbonat de potasiu de concentrație 10% ți agitați paharul timp de două-trei minute.

1.3. Transvazați amestecul obținut în eprubeta etichetată nr. 1 ți lasați-o în repaus până observați separarea a două faze.

1.4. Colectați stratul superior cu o pipetă Pasteur în eprubeta etichetată nr. 2 ți păstrați eprubeta pentru experimentul nr. II.

1.5. Din eprubeta nr. 2 luați o probă de 0,1 mL pe care o introduceți în eprubeta etichetată proba A, adăugați peste ea 3 mL diclorometan ți păstrați proba A pentru experimentul nr. III.

Întrebări:

1. Ce caracter acido-bazic are soluția apoasă obținută prin amestecarea aldehidei benzoice cu apă? Justificați prin valoarea obținută a pH-ului. De ce?

2. Ce rol are carbonatul de potasiu? 3. Scrieți ecuația reacției chimice care are loc la adăugarea soluției de carbonat de

potasiu peste aldehida benzoică. 4. Ce conține stratul superior ți ce conține stratul inferior din eprubeta nr. 1?

Experimentul nr. II 2.1. Cântăriți 2 g clorură de benziltrifenilfosfoniu folosind o sticlă de ceas. 2.2. Introduceți cantitatea cântărită într-un pahar Erlenmeyer de 250 mL cu dop rodat ți

adăugați 10 mL de diclorometan. 2.3. Agitând paharul, adăugați la suspensia obținută la punctul 2.2, 0,5 mL aldehidă

benzoică prelucrată în experimentul nr. 1. 2.4. Adăugați, prin picurare ți sub agitare, 7,5 mL soluție apoasă de hidroxid de sodiu de

concentrație 50%. Notați observațiile. 2.5. Agitați paharul timp de 10 minute, având grijă ca la intervale de 15-20 de secunde să

scoateți cu atenție dopul rodat pentru a evita suprapresiunea. DOAR în cazul în care pe parcursul agitării observați micțorarea volumului de reacție, adăugați între 5-20 mL diclorometan.

2.6. Adăugați 15 mL diclorometan ți 5 mL apă. 2.7. Tranvazați amestecul bifazic în paharul Berzelius nr. 1. 2.8. Colectați stratul superior cu o pipetă Pasteur ți transvazați-l în paharul Berzelius

etichetat nr. 2. 2.9. Adăugați o spatulă de clorură de calciu anhidră în paharul Berzelius nr. 2, agitați

suspensia cu o baghetă. Notați observa’iile. 2.10. Filtrați soluția prin filtru cutat în paharul Berzelius nr. 3. 2.11. Luați o probă de 0,1 mL din paharul Berzelius nr. 3 în eprubeta etichetată proba B,

adăugați 3 mL de diclorometan ți păstrați proba B pentru experimentul nr. III. Întrebări:

5. Ce modificări de culoare se observă la adăugarea soluției de hidroxid de sodiu? Explicați modificările observate.

6. Scrieți ecuațiile reacțiilor chimice care au loc ți calculați stoechiometria, precizând reactantul în exces.

7. Precizați conținutul stratului superior ți a celui inferior înainte de separare. 8. Ce observați la adăugarea clorurii de calciu anhidre? Ce rol are clorura de calciu?

Experimentul nr. III Probele din erubetele A ți B se utilizează pentru analiza prin cromatografie în strat subțire pe plăcuțe de silicagel, conform procedurii descrise mai jos:


3.1. Trasați linia de start cu creionul la o distanță de 1 cm față de latura cu colțurile tăiate. 3.2. Marcați uțor cu creionul două poziții unde veți depune probele A ți B ți scrieți sub

linia de start ce reprezintă fiecare punct.

3.3. Depuneți cu un tub capilar câte o picătură din probele A ți B pe pozițiile marcate

conform punctului 3.2. 3.4. Preparați sistemul de eluție luând în considerare precizările de la punctele 3.5 ți 3.6.

Se recomandă utilizarea unui amestec de eter de petrol:diclorometan în raport volumetric de 6:1.

3.5. Adăugați sistemul de eluție în tancul cromatografic (pahar Berzelius de 100 mL acoperit cu o stică de ceas), astfel încât nivelul lichidului din tanc să aibă o înălțime mai mică de 1 cm.

3.6. Introduceți plăcuța cromatografică în tanc cu ajutorul unei pensete, astfel încât să fie aproape în poziție verticală (să se sprijine în partea superioară de pereții tancului) ți având grijă ca linia de start să fie deasupra nivelului lichidului din tanc.

3.7. Urmăriți eluarea plăcuței până când frontul de solvent ajunge la 1 cm de latura superioară a plăcuței ți scoateți plăcuța din tanc cu penseta. Trasați imediat linia care marchează migrarea frontului de solvent.

3.8. Ațteptați 2-3 minute uscarea plăcuței. 3.9. Vizualizați plăcuța prin imersarea ei într-o soluție bazică de permanganat de potasiu

(nu este necesară menținerea plăcuței în soluție tmp îndelungat) ți marcați spoturile care se colorează în galben pe fondul violet.În cazul în care nu observați apariția spoturilor galbene, încălziți plăcuța timp de 1-2 minute pe plita electrică.

3.10. Măsurați cu rigla distanța între linia de start ți linia care marchează frontul de solvent ți notați-o cu D.

3.11. Măsurați distanța între linia de start ți centrul fiecărui spot colorat pe care îl observați ți notați aceste distanțe cu DA1, DA2 etc. respectiv DB1, DB2 etc. în funcție de numărul de spoturi pe care îl observați în dreptul fiecărei probe.

Întrebări:

9. Calculați factorii de retenție (Rf) pentru fiecare din spoturile pe care le observați în dreptul fiecărei dintre cele două probe. Factorul de retenție se calculează ca raportul între distanța dintre linia de start ți centrul fiecărui spot ți distanța dintre linia de start la linia care marchează migrarea frontului de solvent.

10. Precizați numărul de componente care intră în compoziția probei B ți atribuiți cel puțin un spot unei componente din proba B.

11. Pe baza observației de la punctul 8 comentați conversia materiilor prime. 12. Precizați care dintre cei doi izomeri care se formează este mai stabil ți justificați

răspunsul. 13. Precizați care este izomerul majoritar care se formează. 14. O metodă chimică de transformare a unui izomer în celălalt este izomerizarea

fotochimică în prezența unui cristal de iod, care se regăsețte integral la sfârțitul reacției. Precizați rolul iodului. Scrieți ecuațiile reacțiilor chimice care au loc.

Se dau: Mase atomice: H-1; C-12, O-16, K-39, P-31, Cl-35,5 Timp de lucru: 3 ore

Comisia Centrală a Olimpiadei

Naționale de Chimie

Vă urează

Succes!

Olimpiada Națională de Chimie 2013 Pagină 1 din 9 Proba practică - Clasa a X-a


PIATRA-NEAMł 31.03. – 06.04. 2013

Proba practică Clasa a X-a

Gyakotlati próba

X. osztály

A kémia laboratóriumban szükséges védıfelszerelés

1. Pamutból készült laboratórimi köpeny.

2. Védı szemüveg.

3. Csukott laboratóriumi cipı, amelynek talpa redıs, a csúszás megelızése érdekében.

4. Latex vagy gumi kesztyő állandó viselése.

Munkavédelmi szabályok

1. A kémia laboratoriumban nem használnak kontakt lencsét;

2. A kémia laboratoriumban állandó jelleggel védı felszerelést használnak;

3. A vegyszerek atvételénél és használatánál, mindig figyelemmel el kell olvasni a

flakonokon, edényeken levı cimkéket;

4. Nem kóstoljuk a vegyületeket;

5. A vegyület szagának megallapitása érdekében a gızöket kezünkkel körkörös

mozgásokkal végezzük, nagy figyelemmel, anélkül, hogy fejünket az edény fölé hajtsuk,

és mélyen belélegezzük;

6. Tilos az edény fölé hajolni, amikor atvisznek, vagy melegitenek benne, vagy az edényt

magunk illetve másik személy felé tartani, hogy megakadályozzuk a spriccolást a

folyadékkal;

7. Mindig savat öntünk vizben és nem a vizet savban;

8. A reagensek edényeit, használat után rögtön le kell zárni;

9. A visszamaradt reziduumokat nem dobjuk a kagylóban, ezeket speciális, cimkével ellátott

edényekben tárolják;

10. A laboratóriumi kisérlet megkezdése elıtt, ellenırizzük a renelkezésünkre álló

üvegeszközöket, ha valamelyikük karcolást, repedést vagy más hibát mutat, a diák értesiti

a felvigyázó tanárt;


11. Az edények mosása rögtön használata után történik, a megfelelı folyadékokkal, az

erélyes reackiók elkerülése érdekében;

12. A szilárd reagensek használata tiszta kanalakkal, vagy spatulákkal torténik, hogy

megelızzük ezek szennyezését.

13. A reagens oldatokat úgy használjuk, hogy ezek ne szennyezıdjenek.

14. A volatilis és robbanásveszélyes vegyületeket (diklor-metan, toluol, pentán stb.), nagy

odafigyeléssel használjuk.

A vegyszerek használata

Az elsı információforrás a vegyszerek azonosságával és veszélyességével kapcsolatban

a cimke. Egy helyesen elkészitett cimke alapjan azonositható a vegyszer (összetétel,

koncentráció, molekulatömeg, fizikai állandók), valamint a veszélyek es ezek elkerülésének

módjai.

� R mondatok. A veszélyek természetét jelöli. 68 mondat létezik R1- R68 valamint

több mondat kombinációja.

� S mondatok. Elıvigyázati ajánlásokat jelöli. Létezik 64 elıvigyázati mondat S1-

S64, valamint ezek kombinációja.

Grafikus figyelmeztetı jelek kötelezıen fel vannak tüntetve a veszélyes vegyszerek és ezek

preparátumaira a cimkén.

Szimbólumok, piktogrammok, veszélyességi útasitások, a fontos rizikófaktorok

kiemelésére.

E (Robbanó) O (Oxidans) F (Nagyon

gyulékony)

F+ (Extrém

gyulékony) T (Toxikus)

T + (Nagyon

toxikus) C (Koroziv) X n (Mérgezı) X I (Irritáns)

N

(Környezetre

veszélyes)


A kisérlet elvégzéséhez szükséges vegyszerek fıbb jellemzıi

Vegyület Fizikai tulajdonságok R mondatok S mondatok

Aspect la 20°C ρ (g/cm³) T.f.

(°C) T.t. (°C) Oldhatóság 20°C-on

Benzaldehid

folyadék szintelen

1,04 178,1 -26 Moderată R22 S24

Benziltrifenilfoszfónium klorid

Szilárd fehér

- - 329-331 Mare R25 S26,

S36/37/39 S45

Nátrium hidroxid vizes oldata 50%

- folyadék szintelen

1,515 105 - 140 -12 - 10 Mare R35 S26, S37/39,

S45 Kálium-karbonát vizes

oldata 10% -

folyadék szintelen

1,1 - - Mare - -

Dikloro-metán CH2Cl2 folyadék szintelen

1,33 39,6 -96,7 Mică R40 S23/24/25

S36/37

Éter – petrol - folyadék szintelen

0,64 40-60 - Mică R11, R38, R51/53,

R65, R67 S61/62


(R) mondatok és (S) mondatok

R11 . Nagyon gyulékony.

R22 Mérgezı lenyelés esetében.

R25 Toxikus lenyelés esetében.

R35 Súlyos égési sérüléseket okoz.

R38 Bırre iritáló hatású.

R40 Kancerigén hatás lehetséges, kévés bizonyiték.

R65 Mérgezı: lenyelés esetében tüdı megbetegedést okozhat.

R67 A gızök belélegzése, aluszékonyságot és szédülést okozhat.

R51/53 Toxikus vizi elılényekre, különbözı hosszútávú hatása van a vizi környezetre.

S 23 Nem belélégezni a gázt/füstöt/gızöket/aeroszolokat

S24 Mellızni a bırrel való kontaktust.

S26 Szembe kerülés esetén, azonnal, bı vizzel mossák meg a szemeket és forduljanak orvoshoz.

S45Baleset vagz betegség szimptómák esetében azonnal forduljon orvoshoz (Ha lehetséges az

orvosnak meg kell mutatni a cimkét.).

S61 Mellızék a környezetben való kidobást. Tanulmányozni a speciális utasitásoka/védelmi

elıirásokat.

S62 Lenyelés esetében, ne idézzünk hányingert: azonnal forduljon orvoshoz, az orvosnak meg

kell mutatni a cimkét.

S24/25 Mellızni a kontaktust bırrel és szemmel.

S36/37 Védıfelszerelés és védıkesztyő használata.

S37/39 Megfelelı védıfelszerelés használata és szem/arc védése.

S36/37/39 Megfelelı védıfelszerelés használata, kesztyő és védımaszk használata szém/arc meg

védésére


A kisérlet elvégzéséhez szükséges vegyszerek, üvegeszközök és felszerelések

nr. 1 Kisérlet Üvegeszközök és felszerelések

Db. Vegyszerek

Kémcsı állvány 1 Benzaldehid

30 mL kémcsı 2 10 mL kémcsı 1

Dessztilált viz Erlenmeyer pohár100 mL 1 Mérı pipetta1 mL 1 Kálium-karbonát vizes

oldata 10% Mérı pipetta1 1 Pasteur üveg pipetta 1,5 mL 1 Mérı pipettához kaucsuk körte 1 Pasteur pipettához kaucsuk körte 1 Mérıhenger 10 mL 1 Üvegbot 1 Dessztiláltvizes piszetta 1 Cimkék 3 pH mérı papir 1-14 nr. 2 Kisérlet Analitikai vagy technikai mérleg Benziltrifenilfoszfónium

klorid Óraüveg 1 Spatula 1

Benzaldehid Erlenmeyer pohár dugóval 250 mL 1 Berzelius pohár 100 mL 3 Nátrium hidroxid vizes

oldata 50% Mérıhenger 50 mL 1 Mérıhenger 10 mL 1

Dikloro-metán Mérı pipetta1 mL 1

Pasteur pipetta 1,5 mL 2 Vizmentes nátrium szulfát

Mérı pipettához kaucsuk körte 1 Pasteur pipettához kaucsuk körte 1 Kémcsı 10 mL 1 Üvegbot 1 Szőrıtolcsér 1 Redıs szőrıpapir 1 Cimkék 4 nr. 3 Kisérlet Berzelius pohár 100 mL 1

A Próba Óraüveg 1 Ceruza 1

B Próba Mérıhenger 10 mL 1 Fémcsipesz 1

Dikloro-metán Szilikagéles kromatográf lemezke 1 Kapilárisok 2

Éter - petrol Vonalzó KMnO4 oldatos vizualizáló tartály KMnO4 oldat


I Tétel _____ (100 pont)

Wittig reakció

A Wittig reakciót 1954-ben Georg Wittig fedezte fel és Kémiai Nobel Dijjat kapott 1979-ben. Egyszerősége miatt, ez a reakció lett az alkének egyik általános elıállitási módszere. Egy aldehid vagy egy keton reagál foszfónium iliddel, ezáltal melléktermékként foszfin-oxid keletkezik.

A trifenil-foszfónium ilidek elıállithatóak in situ foszfónium sókból, melyek reaktiv alkilhalogenidekbıl (benzil-klorid, alil-klorid stb.) és trifenilfoszfinból nempoláris oldószerben, amelybıl kicsapódik mint egyetlen termék só formában. Erıs bazis hatására (nátrium hidrid, n-butil litium, tömény nátrium hidroxid de sodiu) de trifenilfosfoniumsok generálják a megfelelı ilideket, melyek képesek reagálni aldehidekkel vagy ketonokkal

.

A Wittig reakcióból általában két termék keletkezik egy többségben, a masik kissebb mennyisegben, amelyek izomérek és kulsı tényezık hatására, mint például fény, átalakulhatnak egymásban.

A sztilben szintézise A sztilben vagy 1,2-difeniletén két geometriai izomérrel rendelkezik. Az egyik oladáspontja125°C,

a masik olvadásponja 5-6°C. A sztilbent nagy mennyiségben es könnzen elı lehet állitani Witting reakcióval

benziltrifenilfoszfoniumból és benzaldehidbıl tömény nátrium-hidroxid jelenlétében. Bifázisos közegben megy végbe, katalitikus fázis átalakulással, ahol a foszfóniumsó szerepe

kettıs, fázia átalakulás katalizátor és szubsztrátum. A reakcióból mindkét izomér keletkezik, többségben a kévésbé stabil izomér képzıdik. A stabil izomér sztereoszelektiv elıállitása megvalósitható utólagos átalakulások során. Kérjük: Szintetizáljátok a sztirolt az alábiakban leirt munkamenet szerint és válaszoljatok a kérdésekre. I Kisérlet 1.1. Egy kicsi kémcsıben tegyetek 0,1 mL benzaldehidet és 1 mL desztilált vizet. Rázzátok a

kémcsövet 5 percig, majd pH papirral mérjétek meg a pH-t. Jegyezzétek meg a mért pH intervallumot.

1.2. Tegyetek egy 100 mL –es Erlenmeyer pohárban 2 mL benzaldehidet, majd 10 mL káliumkarbonát 10%-os oldatát és rázzátok a poharat két-három percig.

1.3. Öntsétek át a 2. pontban elıállitot keveréket az 1. cimkézett kémcsıben, majd pihentessétek, mig észlelhetı a két fázis szétválasztása.

1.4. Pasteur pipetta segitségével válasszátok el a fenti réteget, ezt öntsétek a 2. cimkézett kémcsıben.


1.5. A 2. cimkézett kémcsıbıl vegyetek egy 0,1 mL-es próbát és tegyétek az A próba cimkézett kémcsıben, adjatok hozzá 3 mL dikloro-metánt és tartsátok meg az A próbát vékonyrétegő kromatográfiai analizis elvégzéséhez a III. kisérletben.

Kérdések:

1. Milyen sav-bázis jellégő a benzaldehidbıl és vizbıl elıállitott vizes oldat? Bizonyitsd a kapott pH értékkel. Miért?

2. Mi a szerepe a kálium-karbonátnak? 3. Ird fel a kémiai reakciót amely lejátszódik a kálium-karbonát oldat és a benzaldehid között. 4. Mit tartalmaz a felsı réteg és mit az alsó réteg?

II Kisérlet 2.1. Mérjetek 2 g benziltrifenil foszfónium-kloridot, üvegóra segitségével. 2.2. Tegyétek a lemért benziltrifenil foszfónium-kloridot egy 250 mL-es dugós Erlenmeyer

pohárban és adjatok hozzá 10 mL diklor-metánt. 2.3. Rázzátok a poharat és a keletkezett szuszpenzióhoz adjatok 0,5 mL benzaldehidet amit

ai 1. Kisérletben kaptatok. 2.4. Cseppenként adagoljatok 7,5 mL, 50%-os nátrium hidroxid oldatot. Jegyezzétek a

megfigyeléseket. 2.5. Tiz percig rázzátok az oldatot, vigyázva, hogy 15-20 másodpercenként a dugót vegyétek

óvatosan, a tulnyomás elkerülése érdekében. CSAK abban az esetben öntsetek a pohárban 5-20 mL diklor-metánt, ha észleltek térfogat csökkenést.

2.6. Adjatok hozzá 15 mL diklor-metánt és 5 mL vizet. 2.7. Öntsétek a bifázisos keveréket a Berzeliusz nr. 1. Pohárban. 2.8. Győjtsétek a fenti réteget Pasteur pipettával és öntsétek át a Berzeliusz nr. 2. Pohárban 2.9. Tegyetek egy spatula vizmentes kálcium-kloridot a Berzeliusz nr. 2. , keverjétek a

szuszpenziót egy üvegbottal és szőrjétek le egy redıs szőrıpapirral a Berzeliusz nr. 3 Pohárban.

2.10. Vegyetek egy 0,1 mL-es mintát a Berzeliusz nr. 3 Pohárból, tegyétek a proba B cimkézett kémcsıben, adjatok hozzá 3 ml diklor-metánt és tartsátok meg a B próbát vékony rétegő kromatográfiai analizishez, ami a III.kisérlet követelménye.

Kérdések:

5. Milyen szinváltozás észlelhetı a nátrium-hidroxid adagolásánál? Magyarázzátok az észlelt változásokat.

6. Irjátok fel a lejátszódott reakcióegyenleteket és számitsátok ki a sztöchiometriát, megadva a fölös reagenst.

7. Mit tartalmaz a felsı réteg és mit az alsó réteg szétválasztás elıtt? 8. Mit észleltek a vizmentes kálcium-klorid hozzáadásnál? Milyen szerepe van a kálcium-

kloridnak? III. Kisérlet Az A és a B mintákat szilikagéles vékonyréteg-kromatográfia analízisére használják, az alábbiak szerint: 3.1. Huzzátok meg ceruzával a rajtvonalat 1 cm távolságra attól az oldaltól amelyiknek

levágtátok a sarkait.


3.2. Jegyezzétek meg finoman ceruzával azt a két pontot ahova elhelyezitek az A és a B mintát és irjátok a rajtvonal alá mit jelent mindegyik pont.

3.3. Helyezzetek el egy hajszálcsı segitségéval egy-egy cseppet az A és B mintákból a 3.2

pontnak megfelelı poziciókba. 3.4. Állitsátok elı az elúciós rendszert. Egy petrol-éter:diklórmetán 6:1-hez térfogatarányos

keveréke ajánlott. 3.5. Öntsétek az elúciós rendszert a kromatográfiás tartályba (100 mL –es Berzelius pohár

óraüveggel lefedve) úgy, hogy a tartályban lévı folyadék magassága kisebb legyen 1cm-nél.

3.6. Helyezzétek egy csipesz segitségével a kromatográfiás lemezt a tartályba úgy, hogy

majdnem függılegesen álljon (támaszkodjon felül a tartály falához) vigyázva arra, hogy a rajtvonal a tartályban levı folyadék szintje felett helyezkedjen el.

3.7. Kövessétek a lapocska elúcióját addig mig az oldat frontvonala 1 cm távolságra lesz a

lapocska felsı oldalától és egy csipesszel vegyétek ki a lapocskát a tartályból. Huzzátok meg azonnal az oldószer vándorlásának frontvonalát.

3.8. Várjatok 2-3 percet a lapocska megszáradásáig. 3.9. Jelenitsétek meg a lapocskát egy bázikus kálium permanganát oldatba sülyesztve és

jelöljétek a foltokat amelyek sárgára szinezıdnek lila alapon. Abban az esetben ha nem észlelitek a sárga foltok megjelenését melegitsétek 1-2 percig a lapocskát elektromos melegitın.

3.10. Mérjétek meg vonalzóval a rajtvonal és az oldószer frontvonala közötti távolságot és jelöljétek D- vel.

3.11. Mérjétek meg a rajtvonal és mindegyik megfigyelt szines folt közepe közötti távolságot és

jelöljétek rendre DA1, DA2 stb., illetve DB1, DB2 stb. annak függvényében, hogy hány foltot találtok mindegyik próbának megfelelıen.

Kérdések:

9. Számitsátok ki a próbáknak megfelelı mindegyik folt sor retenciós faktorait (Rf). A retenciós faktort a rajtvonal és folt közép távolsága és a rajtvonal és a végsı frontvonal közötti távolság arányaként számitsuk ki.


10. Állapitsátok meg a B minta komponenseinek számát és jelöljetek a B mintának megfelelı legalább egy foltot.

11. A 8. pont észrevételei alapján kommentáld a nyersanyagok átalakulását.

12. Határozzátok meg a két keletkezı izomér közzül melyik a stabilabb és indokoljátok a választ.

13. Határozzátok meg a többségben keletkezı izomért.

14. .Az egyik izomér másik izomérré való átalakulásának egyik kémiai módszere a fotokémiai izomerizáció egy jód kristály jelenlétében ami a reakció végén teljes mértékben megtalálható. Határozzátok meg a jód szerepét. Irjátok le a lezajlódó reakciót/reakciókat.

Adva vannak: Atomtömegek: H-1; C-12, O-16, K-39, P-31, Cl-35,5 Adottak: Atomtömegek: H-1; C-12, O-16, K-39, P-31, Cl-35,5 Munkaidı: 3 óra

Comisia Centrală a Olimpiadei

Naționale de Chimie

Vă urează

Succes!

Olimpiada Națțțțională de Chimie 2013 Pagină 1 din 1 Barem de evaluare și de notare – proba teoretică Clasa a X-a


PIATRA-NEAMł 31.03. – 06.04. 2013

Barem de evaluare şi de notare Proba practică

Clasa a X-a

___________ (100 de puncte)

I 1. Acid, pH = 1-4; datorită urmelor de acid benzoic 5

2 Purificarea aldehidei benzoice de impuritatea principală – acidul benzoic. 5

3.

5

4. Stratul superior – aldehidă benzoică pură Stratul inferior – soluția apoasă de benzoat de potasiu

10

II 5.

Soluția se colorează treptat în galben-portocaliu datorită formării ilidei de benziltrifenilfosfoniu. Modificarea ulterioară de culoare se datorează formării alchenei

10

6.

Calcul corect - Clorura de benzitrifenilfosfoniu este în exces

6

7. Stratul superior –diclorometan - conține produșii de reacție, trifenilfosfinoxidul

Stratul inferior – faza apoasă: conține hidroxid de sodiu, clorură de sodiu și ilida în exces.

10

8. Limpezirea soluției de diclorometan prin hidratarea clorurii de calciu anhidre cu urmele de apă

5

III 9. Proba A 1 spot - Rf = 0,1-0,3; Proba B 3 spoturi - Rf1 = 0, Rf3 Rf4= 0,5 - 0,7 20

10. 3 componente: Z-stilben sau E-stilben sau trifenilfosfinoxid 10

11. Conversia benzaldehidei este totală 2

12. Izomerul E este mai stabil, datorită lipsei împiedicării sterice. 4

13. Izomerul Z se formează majoritar. 2

14 I2 - catalizator Scindare homolitică a iodului la lumină

Reacția de izomerizare 6

Documents

2013 Chimie Nationala Clasa a Xa Proba Practica Subiecte Si Bareme