53
Kód HUN-1 Elméleti forduló (Hungarian version), 49 th IChO 2017, Thaiföld 1 Olvasási idő: A verseny kezdete előtt kapsz 15 percet, hogy átnézd a feladatsort tartalmazó icike-picike füzetecskét. Ez idő alatt se írni, se számolgatni nem szabad, mert különben KIZÁRNAK a versenyből. Az angol változatot bármikor elkérheted, hogy világossá váljon a fordítás, ha valamit elcsesztünk volna.

Kód HUN-1 - 49th INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD : … · Kód HUN-1 Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 1 Olvasási idő: A verseny kezdete előtt

  • Upload
    hatruc

  • View
    223

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 1

Olvasási idő: A verseny kezdete előtt kapsz 15 percet, hogy átnézd a

feladatsort tartalmazó icike-picike füzetecskét. Ez idő alatt se írni, se

számolgatni nem szabad, mert különben KIZÁRNAK a

versenyből. Az angol változatot bármikor elkérheted, hogy világossá

váljon a fordítás, ha valamit elcsesztünk volna.

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 2

Elméleti forduló

"A világot a kémia köti össze."

49. NEMZETKÖZI KÉMIAI DIÁKOLIMPIA Nakhon Pathom, THAIFÖLD

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 3

Általános instrukciók

Oldalak: Ez az elméleti fordulós füzetecske 53 oldalt és 11 feladatot tartalmaz.

Olvasási idő: A verseny kezdete előtt kapsz 15 percet, hogy átnézd a feladatsort

tartalmazó icike-picike füzetecskét. Ez idő alatt se írni, se számolgatni nem szabad,

mert különben KIZÁRNAK a versenyből. Az angol változatot bármikor elkérheted,

hogy világossá váljon a fordítás, ha valamit elcsesztünk volna.

Munkaidő: Összesen 5 órád van a feladatsor megoldására.

Start/Stop: A “Start” elhangzása után lehet kezdeni, és azonnal abba kell hagyni,

amikor a “Stop” elhangzik.

• Ha a “Stop” után 1 perccel még dolgozol, kizárnak a versenyből.

• Miután a “Stop” elhangzott, tedd a feladatlapot a borítékba és várj a helyeden!

A felügyelők szedik be a feladatlapot.

Válaszlapok: Minden eredményt és választ a válaszlap megfelelő helyére írj! Csak

tollal írt válaszokat értékelnek.

• Csak a kiadott tollat használd!

• A hátoldalakat használhatod firkálásra. Az itt lévő dolgokat nem fogják

értékelni.

Számológép: Csak a 49th IChO szervezőitől kapott számológép használható a

számításaidhoz.

Segítség kell? Ha segítségre van szükséged (pl. több ital, kaja, vagy WC-re akarsz

menni), integess az asztalodon lévő narancssárga IChO zászlóval.

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 4

Tartalomjegyzék

A kérdés

sorszáma Címe Oldal

Az

összpontszám

%-a

1 Propén előállítása heterogén katalízissel 5 6%

2 Kinetikus izotópeffektus (KIE) és a zéruspont-

energia (ZPE) 9 6%

3 Kémiai reakciók termodinamikája 15 6%

4 Elektrokémia 19 5%

5 Foszfát és szilikát a talajban 24 5%

6 Vas 29 6%

7 Kémiai kirakós 34 6%

8 Szilikagél felülete 40 5%

9 Út az ismeretlenbe 44 6%

10 Alkaloidok totálszintézise 47 7%

11 Kiralitás 52 2%

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 5

1. feladat: Propén előállítása heterogén katalízissel

Thaiföldön is gyártanak amúgy propént.

A rész

Propént elő lehet állítani propán heterogén katalizátor jelenlétében végzett közvetlen

dehidrogénezésével is, de ez a reakció jellege miatt nem gazdaságos.

Adatok: Hköt(C=C) = 1,77∙Hköt(C-C), Hköt(H-H) = 1,05∙Hköt(C-H), és

Hköt(C-H) = 1,19∙Hköt(C-C), ahol Hköt a jelzett kémiai kötés átlagos kötési entalpiáját jelenti.

1-A1) Mennyi a propán közvetlen dehidrogénezésének entalpiaváltozása? Írd le a számításod

menetét, és a választ Hköt(C-C)-ben fejezd ki!

Számításaid:

1. feladat A B C

Össz. A1 A2 A3

Max. 4 1 2 7 6 20

Eredmény

1.feladat

Az összes 6%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 6

1-A2) Adott hőmérsékleten nehéz nyomásnöveléssel növelni a propén mennyiségét. Melyik

törvény vagy elv tudja ezt a legjobban megmagyarázni? Válaszd ki a megfelelő választ

egyetlen karikába tett “✓” jellel!

⃝ Boyle-törvény

⃝ Charles-törvény

⃝ Dalton-törvény

⃝ Raoult-törvény

⃝ Le Chatelier-elv

1-A3) Egy egyensúlyban levő rendszerből indulunk ki. Az 1-A1) kérdést figyelembe véve,

melyik sor(ok)ban vannak helyes előjel(ek) a propén közvetlen dehidrogénezési reakciója

esetén? Válaszd ki a megfelelő válasz(oka)t karikába tett “✓” jellel!

H S G T*

⃝ - + + alacsonyabb

⃝ - + - magasabb

⃝ - - + alacsonyabb ⃝ - - - magasabb

⃝ + + + alacsonyabb

⃝ + + - magasabb

⃝ + - + alacsonyabb

⃝ + - - magasabb

⃝ A fentiek közül egyik sem

* A hőmérséklet a kezdeti hőmérséklethez képest, azonos parciális nyomások mellett

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 7

B rész

Nagy mennyiségű propén előállítására jobb reakció az oxidatív dehidrogénezés (ODH)

molekuláris oxigéngázzal, olyan szilárd katalizátorok jelenlétében, mint pl. a vanádium-

oxidok. Bár ez a típusú reakció még intenzív kutatás alatt áll, a propén ipari méretű

előállításában nagyon ígéretes.

1-B) A propán fogyásának eredő reakciósebessége:

283

8

OoxHCred

HC

pk

p

pk

p

1r

3 ,

ahol kred a fém-oxid katalizátor propán általi redukciójának és kox a katalizátor molekuláris

oxigénnel való oxidációjának sebességi állandója, p pedig a standard nyomás, vagyis 1 bar.

Néhány kísérletben azt találták, hogy a katalizátor oxidációjának reakciósebessége 100 000-

szerese a propán oxidációjának a vizsgált körülmények között.

A tapasztalati sebességi törvény 600 K-en p

pkr

HC

obsHC3

3

8

8 , ahol a kobs a tapasztalati sebességi

állandó (0,062 mol s−1). A katalizátort tartalmazó reaktoron folyamatosan áramoltatják

keresztül a propánt és az oxigént 1 bar össznyomáson, melyből a propán parciális nyomása

0,1 bar. A propén parciális nyomását elhanyagolhatod. (Ígéretes ipari termelés! - a fordító

megjegyzése) Számítsd ki a kred és kox értékeket!

Számításaid:

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 8

C rész:

A fém-oxid katalizátor felületén található oxigénatomok szolgálnak az oxidatív

dehidrogénezés (ODH) aktív helyeiként. Jelölje a red* a redukált aktív helyet, míg O(s) az

oxigénatomot a katalizátor-felületen. A katalizátor jelenlétében az ODH-ra javasolt egyik

reakciómechanizmus a következőképpen írható fel:

C3H8(g) + O(s) 1k C3H6(g) + H2O(g) + red* (1)

C3H6(g) + 9O(s) 2k 3CO2(g) + 3H2O(g) + 9red* (2)

O2(g) + 2red* 3k 2O(s) (3)

Legyen összesen számahelyek aktív az

számahelyek redukált , ekkor a sebességi egyenlet a fenti 3 lépésre így

írható fel:

)1(8311 HCpkr ,

)1(6322 HCpkr , és

233 Opkr .

1-C) Feltéve, hogy az oxigénatomok mennyisége állandó marad a reakció bármely

időpontjában, add meg -t a k1, k2, k3, 83HCp ,

63HCp , és 2Op függvényeként.

Számításaid:

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 9

2. feladat: Kinetikus izotópeffektus (KIE) és a zéruspont-energia (ZPE)

A ZPE és KIE számítása

A kinetikus izotópeffektus (KIE) jelensége során megváltozik a reakció sebességi

állandója, ha egy résztvevő atom annak izotópjára cserélődik ki. A KIE segítségével

kideríthető, hogy a reakcióban egy adott hidrogénatommal alkotott kötés felhasad-e. A

harmonikus oszcillátor modell segítségével megbecsülhető a C-H és C-D kötések

felhasításának reakciósebessége közötti különbség. (D = H12 ).

A harmonikus oszcillátor modell alapján a rezgési frekvencia ()

k

2

1 ,

ahol k az erőállandó és a redukált tömeg.

A molekula rezgési energiaszintjei

2

1hnEn

,

ahol n a rezgési kvantumszám, aminek a lehetséges értékei 0, 1, 2, ... A legalacsonyabb rezgési

szint (En , ha n= 0) energiája a zéruspont-energia (ZPE).

2-A1) Számítsd ki a C-H és a C-D kötés redukált tömegét (CH és CD) atomi tömegegységben!

Tételezd fel, hogy a deutérium tömege pontosan kétszerese a hidrogénének!

Számolás:

[Ha nem ment, később használd a CH = 1,008 és CD = 2,016 értékeket. Ezek a számok nem

biztos, hogy közel vannak a helyes értékhez.]

2. feladat A

Össz. A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

Max. 2 2 7 3 3 1 5 1 24

Eredmény

2. feladat

Az összes 6%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 10

2-A2) A C-H nyújtási rezgés és a C-D nyújtási rezgés erőállandója (k) ugyanaz, és a C-H

nyújtás frekvenciája 2900 cm−1. Mi a C-D nyújtás frekvenciája (cm−1 egységben)?

Számolás:

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 11

2-A3) A 2-A2) kérdésben kapott C-H és C-D nyújtási frekvenciák segítségével számítsd ki a

C-H és C-D nyújtások zéruspont-energiáját (ZPE) kJ mol−1 egységben!

Számítások:

[Ha nem ment, később használd a ZPECH = 7,23 kJ/mol és ZPECD = 2,15 kJ/mol értékeket.

Ezek a számok nem biztos, hogy közel vannak a helyes értékhez.]

Kinetikus izotópeffektus (KIE)

A zéruspont-energiákban fennálló különbségek miatt egy hidrogént tartalmazó

vegyület és a deuteriumtartalmú párja várhatóan más reakciósebességgel reagál.

A C-H és a C-D kötés disszociációja során a két átmeneti állapot és a termékek

energiája megegyezik. Tehát az izotópeffektust az határozza meg, hogy a C-H és a C-D kötések

zérusponti energiája (ZPE) eltér.

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 12

2-A4) Számítsd ki, hogy mennyi a különbség a C-D kötés és a C-H kötés disszociációs

energiái között ( CHCD BDEBDE ) kJ mol−1 egységben!

Számítás:

2-A5) Tételezd fel, hogy a C-H/C-D kötés disszociációja esetén az aktiválási energia (Ea)

gyakorlatilag megegyezik a kötések disszociációs energiájával. Az Arrhenius összefüggés A

tényezője a C-H és a C-D kötés disszociációjára is ugyanaz. Számítsd ki a reakciósebességi

állandók hányadosát a C-H/C-D kötések disszociációs folyamataira (kCH/kCD) 25 oC-on!

Számítás:

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 13

KIE a reakciómechanizmusok felderítésében

A deuterált és a nem-deuterált difenilmetanol krómsav feleslegével végzett oxidációját

vizsgálták.

2-A6) A C0 a difenilmetanol (deuterált vagy nem-deuterált) kezdeti koncentrációja, Ct pedig a

koncentrációja t idő eltelte után. A kísérletekből két grafikont kaptak (2a és 2b ábra). Ezekből

az első rendű folyamat reakciósebességi állandója meghatározható.

2a. ábra 2b. ábra

Melyik grafikon ábrázolja a deuterált és melyik a nem-deuterált difenilmetanol oxidációját?

Tegyél pipát “✓” az egyik körbe mindkét sorban!

A nem-deuterált difenilmetanol oxidációja: ⃝ 2a ⃝ 2b

A deuterált difenilmetanol oxidációja: ⃝ 2a ⃝ 2b

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 100 200 300 400 500

ln (

C0/C

t)

Time / min

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 15 30 45 60 75 90

ln (

C0/C

t)

Time / min

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 14

2-A7) Határozd meg kCH, kCD értékét (min−1 egységben), és a kettő hányadosát (kCH/kCD) erre a

reakcióra a 2-A6) kérdés grafikonjai segítségével!

Számolás:

2-A8) A reakció feltételezett mechanizmusa a következő:

A 2-A6) és 2-A7) pontban kiderítettek alapján melyik lépés a sebességmeghatározó?

Tegyél pipát “✓” az egyik körbe!

⃝ (1)

⃝ (2)

⃝ (3)

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 15

3. feladat A B Összes

A1 A2 A3

Max. 7 3 8 6 24

Eredmény

3: feladat. Kémiai reakciók termodinamikája

A. rész

A vegyipar szén-monoxid és hidrogén keverékéből cink-oxid/réz-oxid katalizátorral

gyárt metanolt:

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g).

A három gáz standard képződési entalpiája (Hko) és abszolút entrópiája (So)

szobahőmérsékleten (298 K) és 1 bar standard nyomáson:

Gáz Hko (kJ mol−1) So (J K−1 mol−1)

CO(g) -111 198

H2(g) 0 131

CH3OH(g) -201 240

3-A1) Számítsd ki Ho, So, Go, és Kp értékét a reakcióra 298 K-en!

Számítás:

Ho = ………..……… kJ mol−1

So = ………….…….. J K−1 mol−1

Go = ………..………. kJ mol−1

Kp = ….…………….

Ha nem tudod kiszámítani Kp-t 298 K-en, később használd a Kp = 9 × 105 értéket!

3. feladat

Az összes 6%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 16

3-A2) Egy ipari reaktor 600 K-en működik. Számítsd ki Kp értékét ezen a hőmérsékleten, ha

Ho és So hőmérséklettől függetlennek vehető!

Számítás:

Kp = ………………………..

Ha nem tudod kiszámítani Kp-t 600 K-en, később használd a Kp = 1,0×10−2 értéket!

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 17

3-A3) Az ipari reaktorba 2,00 mol H2 : 1 mol CO keverési arányú gáz áramlik be. A methanol

móltörtje a reaktorból távozó gázban 0,18. Tételezd fel, hogy reaktorban beáll az egyensúly!

Mi az össznyomás a 600 K-en működő reaktorban?

Számítás:

Össznyomás = ………………………. bar.

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 18

Part B.

3-B) Vegyük az alábbi zárt rendszert 300 K-en. A két edényt egy zárt, elhanyagolható térfogatú

szelep köti össze. A két edényben ugyanazon a P nyomáson 0,100 mol argon és 0,200 mol

nitrogén van. Az edények térfogata (VA és VB) van akkora, hogy a gázok ideális gáznak

tekinthetők.

A szelep lassú kinyitása után a rendszer eléri az egyensúlyt. A kapott keverék ideális elegynek

tekinthető. Számítsd ki a szabadentalpia megváltozását ( G ) a folyamatban 300 K-en!

Számítás:

G = ………..………. J

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 19

4. feladat

(5%)

A Összes

A1 A2 A3 A4

Max. 4 1 5 6 16

Eredmény

4. feladat: Elektrokémia

A) rész: Galváncella (A B részt ne keresd, mert az nincs!)

A kísérletet 30,00 ºC-on végezzük. A galváncella egyik félcellája egy hidrogénelektród

[Pt(s)│H2(g)│H+(aq)], amelyben egy pufferoldatba mártott platinaelektródra nagy nyomású

hidrogéngázt vezetünk. Ezt a félcellát egy olyan félcellával kapcsoljuk elemmé, melyben egy

fémlemez (M) ismeretlen koncentrációjú M2+(aq)-ionokat tartalmazó oldatba merül. A két

félcellát az 1. ábrán látható módon sóhíddal kötjük össze.

Megjegyzés: A standard redukciós potenciálokat az 1. táblázat tartalmazza.

1. ábra A galváncella

4. feladat

Az összes 5%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 20

1. táblázat Standard redukciós potenciálok (298–308 K tartományban jók)

Félcella reakció E๐ (V)

Ba2+(aq) + 2e− Ba(sz) -2,912

Sr2+(aq) + 2e− Sr(sz) -2,899

Ca2+(aq) + 2e− Ca(sz) -2,868

Er2+(aq) + 2e− Er(sz) -2,000

Ti2+(aq) + 2e− Ti(sz) -1,630

Mn2+(aq) + 2e− Mn(sz) -1,185

V2+(aq) + 2e− V(sz) -1,175

Cr2+(aq) + 2e− Cr(sz) -0,913

Fe2+(aq) + 2e− Fe(sz) -0,447

Cd2+(aq) + 2e− Cd(sz) -0,403

Co2+(aq) + 2e− Co(sz) -0,280

Ni2+(aq) + 2e− Ni(sz) -0,257

Sn2+(aq) + 2e− Sn(sz) -0,138

Pb2+(aq) + 2e− Pb(sz) -0,126

2H+(aq) + 2e− H2(g) 0,000

Sn4+(aq) + 2e− Sn2+(aq) +0,151

Cu2+(aq) + e− Cu+(aq) +0,153

Ge2+(aq) +2e− Ge(sz) +0,240

VO2+(aq) + 2H+(aq) +e− V3+(aq) + H2O(f) +0,337

Cu2+(aq) + 2e− Cu(sz) +0,340

Tc2+(aq) + 2e− Tc(sz) +0,400

Ru2+(aq) + 2e− Ru(sz) +0,455

I2(sz) + 2e− 2I−(aq) +0,535

UO22+(aq) + 4H+(aq)+ 2e− U4+(aq) + 2H2O(f) +0,612

PtCl42−(aq) + 2e− Pt(sz) + 4Cl−(aq) +0,755

Fe3+(aq) + e− Fe2+(aq) +0,770

Hg22+(aq) + 2e− 2Hg(f) +0,797

Hg2+(aq) + 2e− Hg(f) +0,851

2Hg2+(aq) + 2e− Hg22+(aq) +0,920

Pt2+(aq) + 2e− Pt(sz) +1,180

MnO2(sz) + 4H+(aq) + 2e− Mn2+(aq) + 2H2O(f) +1,224

Cr2O72−(aq)+ 14H+(aq) +

6e− 2Cr3+ (aq) + 7H2O (f) +1,360

Co3+(aq) + e− Co2+(aq) +1,920

S2O82−(aq) + 2e− 2SO4

2−(aq) +2,010

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 21

4-A1) Ha az egész galváncellára a reakcióhányados értéke (Q, definícióját lásd alább)

30,00 ๐C-on 2,18 · 10−4, akkor az elektromotoros erő +0,450 V. Számítsd ki a fémelektród

standard redukciós potenciálját (E๐) és azonosítsd az „M” fémet!

Megjegyzés: QRTGG o ln

Számításaid:

M standard redukciós potenciálja ……....………..………V

(Három jeggyel a tizedesvessző után.)

Ezért, az „M” fém a …………..………

4-A2) Írd fel a galváncellában spontán végbemenő redoxireakció rendezett egyenletét!

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 22

4-A3) A cellában lévő (l. 1. ábra) M2+(aq) oldat ismeretlen koncentrációját jodometriás

titrálással határozhatjuk meg. Egy lombikban a M2+(aq) tartalmú oldat 25,00 cm3-es

részletéhez feleslegben KI-ot adunk. A végpontig 25,05 cm3 0.800 mol·dm–3 nátrium-

tioszulfát-oldat szükséges. Írj fel minden redoxireakciót, amelyik ezzel a titrálással

kapcsolatos, és határozd meg az oldat M2+(aq)-koncentrációját!

Számításaid:

Az M2+(aq)-oldat koncentrációja ……….………mol dm−3

(Válaszolj három jeggyel a tizedesvessző után!)

Ha nem bírtál eredményre jutni, a továbbiakban egy 0,950 mol dm–3-es M2+-koncentrációval

számolj!

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 23

4-A4) Ha az 1. ábrán látható félcellában a hidrogéngáz nyomása 0,360 bar, és a platinaelektród

egy olyan pufferoldat 500 cm3-ébe merül, amely 0,050 mol tejsavat (HC3H5O3) és 0,025 mol

nátrium-laktátot (C3H5O3Na) tartalmaz, akkor a galváncella elektromotoros ereje +0,534 V.

Számítsd ki 30,00 ๐C-on a pufferoldat pH-ját és a tejsav savállandóját (Ks)!

A pufferoldat pH-jának kiszámítása:

A pufferoldat pH-ja ……………………………………

(2 jeggyel a tizedesvessző után)

Ha ezt is képtelen lettél volna kiszámítani, akkor egy 3,46-os pH-értékkel kellene tovább

számolnod.

A tejsav savállandójának (Ks) kiszámítása:

A tejsav savi disszociációs állandója ……………………………………

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 24

5. feladat A

B C

D Össz

A1 A2 C1 C2

Max 1 1 3 1 2 2 10

Eredmény

5. feladat: Foszfát és szilikát a talajban

A foszfor talajbeli eloszlását és mobilitását általában savas vagy lúgos reagensekkel végzett

kioldásokkal tanulmányozzák. Egy talajmintát a következőképpen analizáltak:

A rész: A teljes foszfátion- (PO43−) és szilikátion- (SiO4

4−) tartalom meghatározása

Egy 5,00 g-os talajmintát olyan reagenssel tártak fel, amely a teljes foszfor- és

szilíciumtartalmat oldatba viszi, majd 50,0 cm3-re hígították. A kapott oldatból meghatározták

a teljes foszfor- és szilíciumtartalmat. A foszfortartalom 5,16 mg∙dm−3, míg a szilícium-

tartalom 5,35 mg∙dm−3 volt.

5-A1) Számítsd ki 1,00 g talajminta foszfáttartalmát mg-ban!

Számításod:

1 g talaj ____________________mg PO43−-ot tartalmaz. (a tizedesvessző után 3 értékes jegyre)

5-A2) Számítsd ki 1,00 g talajminta szilikáttartalmát mg-ban!

Számításod:

1 g talaj ______________________ mg SiO44−-ot tartalmaz. (a tizedesvessző után 3 értékes jegyre)

5. feladat

Az összes 5%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 25

B rész: A növények számára felvehető PO43− meghatározása savas kioldással

Foszfátiont az ún. molibdénkék-módszerrel lehet például meghatározni, ahol egy mól

foszfátion egy mól molibdénkék vegyületté alakul. Ezt a módszert használták a savas kioldás

analíziséhez. Abszorbanciát (A) és transzmittanciát (T) mértek 1,00 cm-es küvettával 800 nm-

en, ahol a molibdénkék vegyület moláris extinkciós koefficiense 6720 dm3∙mol−1 ∙cm−1 .

A transzmittancia és az abszorbancia a következő egyenletekkel adható meg:

T = I / Io

A = log (Io / I)

ahol I az áteresztett, Io pedig a beeső fény intenzitása.

5-B1) A műszer nullázására (nulla abszorbancia beállítására) egy 7,5∙10−5 mol dm−3

molibdénkék oldatot használtak referenciaoldatként (ez a szokásos eljárás, ha a minta nagy

koncentrációban tartalmaz foszfátiont). A kioldással nyert mintaoldatra kapott transzmittancia

pedig 0,55 volt. Számítsd ki a mintaoldat foszfátion-koncentrációját (mol dm−3)!

Számításod:

Az ismeretlen foszfátion-koncentrációja _________________________________mol∙dm−3

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 26

C rész: PO43− és SiO4

4− -koncentráció meghatározása lúgos talajkivonatban

A foszfátion és a szilikátion is reagál lúgos közegben molibdátionnal, sárga foszfomolibdát és

szilikomolibdát képződése közben. Ezeket aszkorbinsavval redukálva az élénk színű

molibdénkék vegyületeket lehet kapni. Mindkét komplex abszorpciós maximuma 800 nm-en

található. Foszfátion meghatározásakor a szilikátion zavaró hatását borkősav hozzáadásával

tudjuk megszüntetni.

Foszfátion esetén két kalibráló egyenest vettek fel, az oldataik egyikét kezelték borkősavval, a

másikat nem. A szilikátionok esetén csak borkősavas kezelés nélkül vettek fel egy kalibráló

egyenest. A következő lineáris összefüggéseket kapták:

Körülmény Kalibráló egyenes egyenlete

Foszfátion borkősavval és anélkül y = 6720x1

Szilikátion borkősav nélkül y = 868x2

y a 800 nm-en mért abszorbancia,

x1 a foszfátionok koncentrációja mol∙dm−3-ben,

x2 a szilikátionok koncentrációja mol∙dm−3-ben.

A talajkivonatra mért abszorbancia (800 nm-en) borkősavas kezelés esetén 0,267, borkősavas

kezelés nélkül 0,510 volt.

5-C1) Számítsd ki a foszfátionok koncentrációját mol∙dm−3 -ben a lúgos talajkivonatban és

számítsd át mg foszfor ∙dm−3 értékre!

Számításod:

A PO43− koncentrációja :_______________________ mol∙dm−3 (a tizedesvessző után 2 értékes jegyre)

A P koncentrációja :_________________________ mg∙dm−3 (a tizedesvessző után 2 értékes jegyre)

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 27

5-C2) Számítsd ki a szilikátionok koncentrációját mol∙dm−3 -ben a lúgos talajkivonatban és

számítsd át mg szilícium ∙dm−3 értékre!

Számításod:

A SiO44− koncentrációja :______________________ mol∙dm−3 (a tizedesvessző után 2 értékes jegyre)

A Si koncentrációja :_________________________ mg∙dm−3 (a tizedesvessző után 2 értékes jegyre)

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 28

D rész: Ammónium-foszfomolibdát dúsítása

Ammónium-foszfomolibdát (NH4)3PMo12O40) vegyületet tartalmazó, 100 cm3-es vizes oldatot

extraháltak 5,0 cm3 szerves oldószerrel. A megoszlási hányados (Kow) defíníció szerint a vegyület

szerves fázisban (co) és vizes fázisban (cw) lévő koncentrációjának aránya. Az ammónium-

foszfomolibdátra ez a Kow megoszlási hányados 5,0. Az ammónium-foszfomolibdát moláris

abszorpciós koefficiense a szerves fázisban 5000 dm3∙mol−1∙cm−1.

5-D) Számítsd ki az eredeti vizes mintaoldat foszfortartalmát (mg-ban), ha a szerves fázis

abszorbanciája 0,200. Az optikai úthossz továbbra is 1,00 cm.

Számításaid:

A teljes P-tartalom az eredeti vizes oldatban: _____________________________mg

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 29

6. feladat

(6%)

A B C Össz

A1 A2 B1 B2 B3 C1 C2

Max. 3 8 4 3.5 5 2 4 29.5

Eredmény

6. feladat: Vas

A) rész

A tiszta vas könnyen oxidálódik, ami korlátozza felhasználását. Az X egyike azon ötvöző

elemeknek, amelyek megnövelik a vas oxidációval szembeni ellenállóképességét.

6-A1) Néhány információ az X elemről:

(1) Az első ionizációs energia befektetésekor az n1, l1 kvantumszámú (n1 = 4 – l1) elektron

távozik.

(2) A második ionizációkor az n2, l2 kvantumszámú (n2 = 5 – l2) elektron távozik.

(3) X relatív atomtömege kisebb, mint a vasé.

Melyik az X elem?

(A megfelelő vegyjellel válaszolj!)

6. feladat

Az összes 6%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 30

6-A2) Az Fe és az X is tércentrált köbös rácsban kristályosodik. Ha a Fe atomokat merev

gömböknek képzeljük, az egy elemi cella belsejében lévő vasatomok térfogata 1,59 · 10–23 cm3.

Az X elem elemi cellájának térfogata pedig 0,0252 nm3. Szilárd oldatként viselkedő

helyettesítési ötvözet akkor keletkezik, ha R = (|𝑅𝑋−𝑅𝐹𝑒|

𝑅𝐹𝑒) · 100 kisebb vagy egyenlő, mint 15,

itt RX és RFe rendre az X és a Fe atomsugara. Képes-e X és a vas szilárd oldatként viselkedő

helyettesítési ötvözetet képezni? A számításaidat is írd le! Nem kapsz semmit, ha az

eredményt számítás nélkül adod meg! A gyengébbek kedvéért a gömb térfogata: 4/3r3.

Válasz (Jelöld ✓-val a megfelelő négyzetben.)

Igen (R 15) Nem (R > 15)

Számításaid:

RFe = ...…………...…..nm RX = ………………….nm R = ……………..…..

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 31

B) rész

A természetes vizekben a vas Fe(HCO3)2, azaz Fe2+ és HCO3– ionok formájában van jelen. A

vas vízből való eltávolítására a Fe(HCO3)2-t oxidálják és oldhatatlan Fe(OH)3-dá alakítják,

amely kiszűrhető az oldatból.

6-B1) A Fe2+ lúgos oldatban KMnO4-tal oxidálható, és Fe(OH)3, valamint MnO2 csapadék

keletkezik. Írd fel ennek a lúgos oldatban végbemenő reakciónak a rendezett ionegyenletét!

Ilyen körülmények között a HCO3-ionok CO3

2-tá alakulnak. Írd le ennek a lúgos oldatban

lezajló reakciónak a rendezett ionegyenletét!

6-B2) Az A egy lehetséges oxidálószer. A kovalens vegyület, molekulája 2-nél több atomot

tartalmaz, és egy kétatomos halogénmolekula (Q2) és NaQO2 alábbi módon felírt reakciójával

állítható elő.

1Q2 + xNaQO2 yA + zNaQ itt x+y+z ≤ 7

x, y és z a rendezett egyenlet sztöchiometriai számai.

A hidrogénből és halogénből álló biner vegyületek közül HQ-nak van a legalacsonyabb

forráspontja. Azonosítsd Q-t!

Tudjuk, hogy A-ban van párosítatlan elektron. Rajzold le A egy olyan Lewis-szerkezetét,

amelyben minden atomon 0 a fiktív töltés!

(Vegyjeleket írj!)

Q = ……………........

Az A vegyület Lewis szerkezete:

Milyen A molekula alakja? (Jelöld ✓-val a megfelelő négyzetben.)

egyenes V-alakú gyűrűs tetraéderes síkháromszöges más

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 32

6-B3) A D vegyület egy bomlékony oxidálószer, amelyet szintén lehet a Fe(HCO3)2

természetes vizekből való eltávolítására használni. Ez a G, Z elemeket és a hidrogént

tartalmazza, benne Z oxidációs száma +1. Ebben a vegyületben a hidrogén a két másik elem

közül a nagyobb oxidációs számú atomjához kapcsolódik. Néhány információ a G és Z

elemről:

(1) G normál körülmények között kétatomos, G2 molekulákat alkot.

(2) Z atomja egy protonnal kevesebbet tartalmaz, mint egy E elemé. E

standardállapotban gáz, Z2 egy illékony szilárd anyag.

(3) Az EG3 molekula piramis alakú.

Azonosítsd a G és Z elemet, és rajzold fel D szerkezetét a térszerkezetével együtt.

(Vegyjeleket írj!)

G = …….………….…… Z = ……………….…..

D molekula szerkezete:

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 33

C) rész

A 59Fe egy orvosi használatra gyártott izotóp, amelyet a lép vasanyagcseréjének vizsgálatára

használnak. Ez az izotóp a következőképpen bomlik 59Co atommá:

𝐹𝑒2659 𝐶𝑜27

59 + a + b (1)

6-C1) Mi az a és a b az (1) egyenletben? (Jelöld ✓-val a megfelelő cellákban!)

proton neutron béta pozitron alfa gamma

6-C2) Ha a 59Fe izotóp 178 napig bomlik az (1) egyenlet szerint, akkor a 59Co és 59Fe mólaránya

15 : 1 lesz. Ez az időtartam az izotóp felezési idejének (t1/2) n-szerese, Ha n egész szám, mennyi

(napokban) a 59Fe felezési ideje? Tüntesd fel a számításod menetét is!

Számításaid:

A 59Fe felezési ideje = …………………….nap (1 tizedesjeggyel)

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 34

7. feladat

(6%)

A Összes

A1 A2 A3 A4 A5

Max. 4,5 1,5 6 6 2 20

Eredmény

7. feladat: Kémiai kirakós

Ez a feladat néhány titánkomplex szintézisével és jellemzésével foglalkozik.

7-A1) Ha a 2-terc-butilfenolt, formaldehidet és N,N'-dimetil-etilén-1,2-diamint 2 : 2 : 1

arányban – savas közegben, 75 C-on – reagáltatjuk, akkor három azonos, C26H34N2O2 képletű

vegyületet kapunk, az alábbi egyenlet szerint. Rajzold fel mindhárom termék szerkezetét!

1. termék:

2. termék:

7. feladat

Az összes 6%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 35

3. termék:

7-A2) Ha 2,4-di-terc-butilfenolt használunk a 2-terc-butilfenol helyett a 7-A1)-ben leírt

körülmények és sztöchiometria szerint, akkor csak egyetlen X termék keletkezik. Rajzold le X

szerkezetét!

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 36

A 7-A2)-ben kapott X és a Ti(OiPr)4 [iPr = izopropil] reakciója dietil-éterben és inert

atmoszférában a hatos koordinációjú Ti-komplexet (Y) eredményezi, ami szobahőmérsékleten

egy sárga kristályos anyag. A másik termék az izopropil-alkohol.

(1. egyenlet)

X, Y és Ti(OiPr)4 UV–látható spektrumaiban csak Y mutat elnyelést = 370 nm

hullámhossznál. X és Ti(OiPr)4 0,50 mol dm−3 benzolos oldatait a térfogatokat változtatva

összekeverjük, és további benzollal hígítjuk. A keverékek = 370 nm-en mért abszorbancia

adatai a következők:

X oldat térfogata

(cm3)

Ti(OiPr)4 oldat

térfogata (cm3)

A benzol térfogata

(cm3)

Abszorbancia

0 1,20 1,80 0,05

0,20 1,00 1,80 0,25

0,30 0,90 1,80 0,38

0,50 0,70 1,80 0,59

0,78 0,42 1,80 0,48

0,90 0,30 1,80 0,38

1,10 0,10 1,80 0,17

1,20 0 1,80 0,02

7-A3) Töltsd ki az alábbi táblázatot a megfelelő adatokkal!

4

i Pr)Ti(O mol + mol

mol

X

X Abszorbancia

0,05

0,25

0,38

0,59

0,48

0,38

0,17

0,02

(2 tizedesjeggyel)

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 37

Rajzold ide be a 4

i Pr)Ti(O mol + mol

mol

X

X függvényében az abszorbanciát!

A 4

i Pr)Ti(O mol + mol

mol

X

X azon értékéből, amely a legtöbb Y terméket adja,

következtethetünk a reakció sztöchiometriai arányára. A fenti grafikon alapján mi a Ti : X

mólarány az Y komplexben?

A Ti : X mólarány az Y komplexben ................................................

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

Ab

sorb

ance

mol X mol X + mol Ti(OiPr)4

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 38

7-A4) Az Y Ti-komplex hatos koordinációjú. Az Y IR-spektruma nem tartalmaz széles

elnyelési sávot 3200–3600 cm−1-nél. Y-nak három diasztereomer szerkezete lehetséges. A N-

atomok sztereokémiáját számításba nem véve, áttekinthetően rajzold le mindhárom

diasztereomer szerkezetét.

Nem szükséges a ligandumok részletes szerkezetét lerajzolnod. Csak azokat a donor atomokat

jelöld, amelyek a titánhoz koordinálódnak! A ligandum szénvázát elég a következő módon

rajzolnod:

Például a: így szimbolizálható:

**Ha nincs meg 7-A2)-ból az X szerkezete, akkor használd a következő szimbólumot X-ként

(A és Z a donor atomok):

1. diasztereomer:

2. diasztereomer:

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 39

3. diasztereomer:

7-A5) Bizonyos körülmények között az 1. egyenlet szerinti komplexképzési reakcióban az Y-

nak csak egy diasztereomerje keletkezik. Amikor Y szerkezete “merev” (nincs intramolekuláris

mozgás), az Y 1H NMR spektruma CDCl3-ben a terc-butil csoportok helyén négy szingletet

mutat 1,25, 1,30, 1,66, és 1,72 ppm-nél. Rajzold fel az ennek egyedül megfelelő Y

diasztereomer szerkezetét!

(Nem kell a ligandum teljes szerkezetét kirajzolnod. Elég a donoratomokat feltüntetni és a vázat

úgy berajzolni, mint a 7-A4-ben)

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 40

8. feladat A Össz.

(5%) A1 A2 A3 A4 A5

Max. 6 5.5 3 4 1.5 20

Eredmény

8. feladat: A szilikagél felszíne

A szilícium-dioxid különböző, amorf és kristályos formában létezik.

A szilikagél előállítható szol–gél eljárással szilícium-alkoxidokból, például tetrametoxi-

szilánból (TMOS) és tetraetoxi-szilánból (TEOS) az alábbi módon:

a. Hidrolízis

b. Vízkilépéssel járó kondenzáció

c. Alkoholkilépéssel járó kondenzáció

8. feladat

Az összes 5%-a

Szilikagél

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 41

A szilkagél belsejében minden szilíciumatom négy oxigénatommal van tetraéderes kötésben,

egy háromdimenziós térhálót alkotva. A szilíciumatom környezete a szilikagél belsejében így

néz ki:

8-A1) Egy szilíciumatom környezete a szilikagél felszínén háromféle lehet. Rajzold le (a

fenti példához hasonlóan) ezt a három szerkezetet!

A szilikagél kitűnő fémion adszorber vizes oldatokban. A fém-szilikát komplexekre javasolt

szerkezet a következő:

I

II

8-A2) Amikor Cu2+ adszorbeálódik rá, a szilikagél színe fehérről halványkékre változik. A

spektrum széles abszorpciós sávot mutat (egy vállal) a látható tartományban, max = 550 nm.

A kialakuló rézkomplex a II-hez hasonló szerkezetet vesz fel. Rajzold fel a Cu2+ ion d-

pályáinak felhasadási diagramját! Jelöld a komplex minden d-pályáját a diagramon az ábrán

megadott irányoknak megfelelően! Add meg azokat az elektronátmenet(ek)et, amely(ek) a

látható tartományban elnyelést okoz(nak)!

A felhasadási diagram:

A megfelelő elektronátmenet(ek) (jelöld az alacsonyabb és a magasabb energiájú d-pályát!)

x

y

z

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 42

8-A3) Az első periódusban található átmenetifémek ionjai közül mely(ek) képez(nek) a

szilikagéllel a Cu2+-ével analóg szerkezetű komplexet, aminek az elektronátmenete(i) is

megfelelnek a Cu2+-ionéinak? A fémion +2 vagy +3 oxidációs állapotban legyen.

Érdemes tudni, hogy a szilanol-csoport (Si-OH) és a víz gyenge terű (kis felhasadást okozó)

ligandumok.

A szilikagél megköt mindenféle fémiont. A szelektivitás növelése érdekében a szilikagél

felületét módosítják valamilyen szerves molekula, pl. 3-aminopropil-trimetoxiszilán vagy

3-merkaptopropil-trimetoxiszilán rögzítésével.

8-A4) Amikor a Hg2+ a szilikagél-SH kéntartalmú kötőhelyeihez kötődik, akkor a

[Hg(szilikagél-SH)2]2+ szimmetrikus komplex képződik. Rajzold le a [Hg(szilikagél-SH)2]

2+

szerkezetét! (Használhatod az R-SH rövidítést a teljes szilikagél-SH kirajzolása helyett!)

Rajzold mellé a koordinátarendszert a fentiekhez hasonlóan! Rajzold meg a d-pályák megfelelő

felhasadási diagramját az egyes pályákat is feliratozva!

Szerkezet: d-pálya felhasadási diagram :

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 43

8-A5) Jelöld, hogy a következő állítások igazak vagy hamisak!

a) A [(Hg(szilikagél-SH)x)]2+-ban lehetséges d-d átmenet.

Igaz Hamis

b) Lévén, hogy [(Cu(szilikagél-NH2)x]2+ geometriája hasonló más réz(II)-ammin

komplexekhez, várhatóan a színe is hasonló.

Igaz Hamis

c) A látható abszorpciós spektrumban a [(Cu(szilikagél-NH2)x]2+ -ra nagyobb max

érték várható, mint a [(Cu(szilikagél-OH)x]2+-ra.

Igaz Hamis

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 44

9. feladat A

Összes A1 A2 A3

Max. 6 6 11 23

Eredmény

9. feladat: Út az ismeretlenbe

9-A1) Az A jelű szerves vegyület királis, molekulatömege 149 (egész számra kerekítve) és

csak három elem alkotja.

Az A vegyület 1H NMR spektrumában más jelek mellett összesen háromféle aromás

protont látunk, a 13C NMR spektrumában pedig nyolc jel található, melyek közül négy van a

120-140 ppm tartományban.

Az A vegyület előállítható úgy, hogy egy karbonil vegyületet metilaminnal, majd

NaBH3CN-del reagáltatunk.

Írd fel az A fentieknek megfelelő összes lehetséges szerkezetét! A sztereokémiát nem

szükséges jelölnöd, és a sztereoizomerek nem is számítanak külön megoldásnak.

9. feladat

Az összpontszám 6%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 45

9-A2) Az A vegyület itt lehetséges izomerjei közül az egyik (A1, A2 vagy A3) előállítható a B

vagy a C és D molekulákból az alábbi ábrán látható módon. Add meg a B-F vegyületek

szerkezetét és rajzold be a kérdéses A izomert! (MW=molekulatömeg)

Friedel-Crafts

acilezés

B E

F

H+, H2O

1. CH3NH2

Az A1-A3 szerkezetek egyike

2. NaBH3CN

(MW = 118)

(MW = 134)

PCC

+

C

D

PCC =N

H

O

Cr

O

OCl

Piridínium klórkromát

AlCl3

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 46

9-A3) Az A vegyület (az előbb előállított izomer, az A1-A3 szerkezetek egyike), aminek (R)-

izomerje előállítható az X és Y vicinális diolokból az alábbi ábrán látható módon. A két diol

egymás szerkezeti izomerje, és mindkét vegyület eggyel kevesebb szénatomot tartalmaz, mint

az A vegyület.

Add meg a G-N, X, Y vegyületek és az A molekula (R)-izomerjének szerkezetét! Minden

vegyület esetén jelöld a térszerkezeteket! (MW=molekulatömeg)

1 eq. PivCl, Et3N

(S)-diol (MW = 152)

X G

K

H

PPh3

(R,R)-aziridin

1.

bázis

2. LiAlH4 majd feldolgozás

1. SOCl2, Et3N

2. NaN3, acetone, H2O, melegítés

(1S,2S)-diol (MW = 152)

Y

(1R,2S)-azido-alkohol

L

N

M

A

Elsõ szintézis:

Második szintézis:

(gyûrûs amin)

NaBH4

EtOH,melegítés

(S)-form (R)-epoxid (MW = 134)

IJ

(gyûrûs éter)

O

OCl

Gyûrûfelnyíláshidrogénezéssel

O

Cl

O

S

O

ClH3CPivCl = MsCl =

1 eq. MsCl, Et3N

1 eq. MsCl, Et3N

(R)-izomer

(A1, A2 vagy A3)

fölös CH3NH2,melegítés

hidrolízis ésciklizálás

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 47

10. feladat

A B Összes

A1 B1 B2

Max 20,5 4 5,5 30

Eredmény

10. feladat: Alkaloidok szintézise

Az alkaloidok a nitrogéntartalmú természetes vegyületek egyik csoportját alkotják.

Bonyolult szerkezetük és biológiai hatásuk miatt kiemelt figyelem övezi őket. A következő

percekben e vegyületcsoport két izgalmas képviselőjével – a szaurisztolaktámmal és a

pankratisztatinnal - kapcsolatos furfangos talányokra kell fényt derítened.

A feladat

A szaurisztolaktám erős citotoxikus hatást mutat különféle rákos sejteken. A vegyület a

következő ábrán látható szintézissel állítható elő (a 1H-NMR spektrumokat CDCl3-ban vették

fel 300 MHz-en).

10. feladat

Az összes 7%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 48

10-A1) Rajzold fel az A-G molekulák szerkezetét. A megoldásokat a következő oldalon levő

táblázatba írd be!

C16H16O3

A termék két aromás gyûrût tartalmaz:

egy monoszubsztituál gyûrût és egy

tetraszubsztituált gyûrût két szinglet jellel

az 1H-NMR spektrumban

Erõs IR abszorpció az

1725-1700 cm-1 régióban és széles IR

abszorpció 3300 - 2500 cm-1 között

Erõs IR abszorpció az

1750 - 1735 cm-1 régióban

Az aromás jelek mellett, az 1H-NMR spektrum

0-6 ppm tartományában lévõ jelek:

3.87 (s, 3H), 3.84 (s, 3H),

2.63 (s, 3H), 2.31 (s, 3H)

A molekula 1H-NMR jelei:

7.59 (s, 1H), 3.88 (s, 3H),

3.87 (s, 3H), 2.68 (s, 3H),

2.35 (s, 3H)

C12H12Br2O5

A molekula 1H-NMR jelei:

7.74 (s, 1H), 5.19 (s, 2H),

3.93 (s, 3H), 3.91 (s, 3H),

2.36 (s, 3H)

C10H10BrNO3

A molekula 1H-NMR jelei:

7.40 (s, 1H), 4.22 (s, 2H),

3.98 (s, 3H), 3.19 (s, 3H)

és egy D2O-val cserélhetõ proton

NaClO2NaH2PO4

1. PhCH2Br, K2CO3

2. POCl3, DMF

kat. H2SO4MeOHreflux

2. Ac2O piridine

Br2

N

O

Me

HO

MeO

Szaurisztolaktám

B(OH)2CHO

kat. Pd(PPh3)4Cs2CO3

h

NO O

Br

AHO

MeO

2-metoxi-4-metilfenol

fölösCH3NH2

(NBS)

DMF = H N

O

majdvizes feldolgozás

B

CDE

F G

1. H2 , Pd/C

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 49

Az A-G vegyületek szerkezete.

A B

C D

E F

G

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 50

B, feladat

A pankratisztatin, melyet a Hawaii szigetén honos vörös pókliliom nevű gizgazból izoláltak,

erős rákellenes és vírusellenes hatást mutat.

A pankratisztatin szintézise az X1 és X2 vegyületeken keresztül oldható meg. E két intermedier

előállítása a következő ábrákon látható.

10-B1) Add meg az A és B vegyületek szerkezetét!

O

O

OMe

Br

OOHC

Az A vegyület (E)-izomerje

1. PPh3, benzol reflux

2. n-BuLi, THF

-10 C, majd szobahõ

1. H2O/THF, kat. p-TsOH

2. PCC

COOH

O

O

OMe

X1 intermedier

()

SO3H

p-TsOH =

PCC =NH

Cl Cr

O

O

O

B

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 51

10-B2) A X1 molekula egyik enantiomerjét deutériummal jelölték. A kapott molekula

térszerkezete az alábbi ábrán látható.

Rajzold fel az E és F vegyületek térszerkezetét (az E-t szék-formában)!

Az X2 vegyület képletében az Y protont (1H) vagy deutériumot (2H) jelent?

COOH

O

O

OMe

2H

(S)-konfiguráció

KI3, NaHCO3

E

DBU,benzol, reflux

N

N

DBU =

COOMe

O

O

OMe

HO Y

X2 intermedier

NaOMe, MeOHreflux20 h

X1 intermedier

egyik enantiomerje

Y =

F

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 52

11. feladat A

Összes A1 A2

Max 10 2 12

Eredmény

11. feladat: Kiralitás

A tükörsíkkal rendelkező transz-ciklooktén-gyűrűrendszer racemizációja erősen gátolt. A

molekula csavart kettős kötése miatt érdekes reaktivitást mutat cikloaddíciós reakciókban.

2011-ben Fox és munkatársai kidolgoztak egy fotokémiai szintézist transz-ciklooktén

származékok előállítására.

CO2Et

hidrid redukció

1

HO1. h

Rh2(OAc)4

N2CO2Et

cisz-transz (fotoizomerizáció)

4 3

2. Transz-izomer izolálásaa cisz mellõl

HO

2

cisz-kondenzált biciklus

11. feladat

Az összpontszám 2%-a

Kód HUN-1

Elméleti forduló (Hungarian version), 49th IChO 2017, Thaiföld 53

11-A1) Rajzold fel a „2” vegyület redukciójával képződő „3” vegyület összes

sztereoizomerjét! Az R,S konfigurációkat nem szükséges meghatároznod.

11-A2) Hány sztereoizomert kapunk, amikor a „3” vegyület egyik sztereoizomerjét a „4”

vegyületté alakítjuk?

Az így kapott sztereoizomerek száma =

Ha a „4” vegyületnek egynél több sztereoizomerje keletkezik így, lehetséges-e ezeket akirális

kromatográfiával szétválasztani?

Igen Nem