Beküldési határidő: 2013. feb. 18

Név: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . /oszt.. . .  Helység / iskola: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Kémia tanár neve: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . .                                                             

TAKÁCS  CSABA  KÉMIA  EMLÉKVERSENY,  X.-XII.  osztály, II. forduló,

2012 / 2013 –as tanév, XVIII. évfolyam

1. (CH)_n tapasztalati képletű szénhidrogének

a)   Mi a két legismertebb (CH)_n összetételű szénhidrogén képlete, szerkezete és kémiai (szisztematikus) neve?                                                                                                  (1,0 p)

      b)   A  C₄H₄ összetételű szénhidrogén felírható telített, telítetlen, illetve nyílt és gyűrűs szénlánccal is. Írd fel a lehetséges szerkezeteket és az elnevezéseiket!                              (2,0 p)

      c)   Az előző pont, (b),izomerjei közül melyek tartalmaznak:

            (1) – ekvivalens C-atomokat (azonos számú H-el);

            (2) – csak egy féle hibridállapotú C-atomokat, magyarázat;

            (3) – két féle hibridállapotú C-atomot, magyarázat.                                              (2,0 p)

      d)   Az előző pont, (c), válaszai alapján magyarázd meg:

            (1) – melyik izomer(ek)ben azonosak a C – C távolságok,

            (2) – melyik izomer(ek)nek van szimmetrikus szerkezete.                                    (2,5 p)

      e)   Írd fel a C₈H₈ összetételű szénhidrogén egy telített és egy telítetlen szimmetrikus szerkezetű izomérjét és add meg az elnevezéseiket.                                              (1,5 p)

      f)    Milyen hibridállapotú C-atomok alkotják az e)-pont izomerjeit?                        (0,5 p)

      g)   Van egy ismert aromás szénhidrogén, amely szintén C₈H₈ összetételű. Mi a szerkezete és a neve?                                                                                                   (0,5 p)

      h)   Írd fel a 12, 14, 16, 18 C-atomos telítetlen szerkezetű (CH)_n szénhidrogéneket, amelyekben minden C-atom ekvivalens! (Min. 2 – 2 szerkezet).                                (3,0 p)

      i)    Helyezz képzeletben egy dodekaéder csúcsaira 1-1 C-atomot és vegyértékeinek kiegészítésére H-atomokat. Add meg a képződött szénhidrogén szerkezetét, molekulaképletét és elnevezését!                                                                   (1,0 p)

      j)    Az i)-pontban megadott szénhidrogénnek van egy stabilabb izomerje, amely ugyanannyi és ugyanolyan sokszögből áll. Nézz utána és add meg a szerkezetét és a nevét! Ekvivalensek-e a C-atomok ebben a két izomerben? Válaszodat magyarázd meg!  (1,5 p)

      k)   Az I. forduló 9-es feladatában megadott két mértani alakzat nem felelhet meg 1-1 szénhidrogénnek. Képzeletben vágd le az oktaéder és az ikozaéder minden csúcsát (6, ill. 12 csúcs) majd az így kapott alakzat csúcsaira helyezz 1 – 1 C-atomot és vegyértékeinek kiegészítésére H-atomokat.

            (1) Milyen és hány sokszög alkotja az új szénhidrogén molekulákat? Válaszodat magyarázd meg!

            (2) Add meg mindkettőnek a molekulaképletét!

            (3) Milyen néven ismert és mikor fedezték fel a „csonkított ikozaéder” csúcsain található C-atomokból álló anyagot?                                                                                (3,5 p)

2.  Az alábbi ábrára Roger Burrows, Színvarázs 2 című könyvében akadtam rá. Feltételezzük, hogy ez egy óriás szimmetrikus szénhidrogén.

      a)   Számold meg a C- és H-atomok számát ¼-ed molekulában (megj. a szimmetriatengelyen található C- és H-atomok 0,5 értéknek számítanak).                                                         (0,75 p)

      b)   Add meg az óriásszénhidrogén molekulaképletét!                                                   (0,5 p)

      c)   Számold ki a szénhidrogén telítetlenségi  értékét, (TE) feltüntetve a számításhoz használt képletet is.                                                                                                 (0,75 p)

      d)   Általában milyen szerkezeti egységek jelenlétét fejezi ki a TE egy szénhidrogén esetében? Ennek alapján mit jelöl az adott szénhidrogén TE ?                                                   (1,0 p)

      e)   Tégy kettős kovalens kötést minden két olyan C-atom közé, amelyekhez 2 – 2 H-atom kapcsolódik, majd add meg ennek az új szénhidrogénnek a molekulaképletét, anélkül, hogy újraszámolnád a H-atomokat. Magyarázd meg hogyan jutottál el a b)-pont molekulaképletéből kiindulva az „új” molekulaképlethez!                                             (1,25 p)

f)    Számold ki a c)-pontban megadott képlet feltüntetésével az „új” szénhidrogén TE-t! (0,5 p)

g)   A d)-válasz alapján milyen szerkezeti egységeket jelöl az „új” szénhidrogén esetében a TE? Válaszodat magyarázd meg!                                                                                        (0,75 p)

3. Néhány szerves érzéstelenítő és altatószer (Egyik forrásanyag: FIRKA: 2010-2011/5)

      a)   Az egyik legrégebben ismert ilyen tulajdonságú szerves vegyület az „éter”. Mi ennek a képlete és pontos kémiai neve? Ki és mikor állította elő először?                    (1,0 p)

      b)   A másik legismertebb érzéstelenítő a kloroform, amelyet 1847-ben használtak ilyen célra először. Mi a képlete, kémiai neve és miért szorult ki az orvosi gyakorlatból? Válaszodban add meg a megfelelő kémiai folyamat reakcióegyenletét is!                                     (1,0 p)

      c)   A legegyszerűbb cikloalkánnak, a ciklopropánnak narkotikus hatása van. Az I. feladatlap 3.-aa kérdésben szó volt ennek a szerkezetnek az instabilitásáról. Hogyan lehet mégis előállítani? Reakcióegyenlet!                                                                                  (1,5 p)

      d)   Milyen halmazállapotú és milyen szagú ez a vegyület?                                       (0,5 p)

      e)   A  XX. század közepétől a freon család bizonyos tagjait kezdték használni altatószerként. 1956-tól a legelterjedtebben használt narkotikum a halotán volt. Add meg a szerkezetét, kémiai elnevezését, halmazállapotát és az élő szervezetre gyakorolt hatását!   (1,5 p)

      f)    A  XX. század utolsó éveiben a freon családba tartozó újabb szereket kezdtek használni. Pl. desflurán, isoflurán, szevoflurán. Add meg ezek szerkezetét és kémiai elnevezését!

                                                                                                                                        (3,0 p)

      g)   Milyen a metabolizációjuk (szervezetben történő átalakulás) ezeknek a vegyületeknek a halotánhoz viszonyítva?                                                                                                (0,5 p)

      h)   Az említett halogénezett illékony szerves anyagoknak jelentős környezetkárosító hatásuk van. Milyen ismert hatást fokoznak és milyen mértékben?                    (1,0 p)

4. Feladat:   (Megj.- a feladvány ötletét valamikor, valahol olvastam!)

Számos kémiai változás (reakció) esetében  a tapasztalat azt mutatja, hogy kb. 10^o C-os hőmérséklet emelkedéssel a reakciósebesség megkétszereződik.

      a)   Számítsd ki, hogy hányszoros sebességnövekedést jelent, ha egy reakció:

            (1) 20^o C-on kezdődik, majd 50^o C-ra melegítik a reakcióteret;

            (2) 20^o C-on kezdődik és 100^o C-ra emelik a reakciótér hőmérsékletét.                  (2,0 p)

      b)   A fentiek alapján számold ki, hogy mennyi ideig kellene 20^o C-os vízben „áztatni” a húst ahhoz, hogy megpuhuljon (fehérjék részleges hidrolízise történjen), ha 100^o C-on történő főzéssel a folyamat 30 perc alatt menne végbe.                                                             (1,5 p)

      c)   Elemezd a b)-pontban kapott eredményt a mindennapi gyakorlat szempontjából! (1,0 p)

5. „Elméleti” kísérlet: Ezt a kísérletet nem szabad elvégezni, sőt meg kell előzni a lehetőségét!

Adottak az I. feladatlap ugyancsak „elméleti kísérlet”-ben szereplő feltételek: hőszigetelt 4mx2mx2,5m – es konyha, amelynek a nyílászárói mind zárva vannak és bent nyílt lánggal ég a CH₄-gáz, miközben 2-3 személy is a helységben tartózkodik. (A számításhoz tiszta CH₄-gázt feltételezünk!)

a)   Mit éreznek egy idő után a helységben tartózkodó személyek?                             (0,25 p)

b)   Add meg a CH₄-gáz lehetséges átalakulásait az adott körülmények között és ezeknek alapján magyarázd meg az a) válaszban megadott állapotot.                                   (1,5 p)

c)   Milyen káros hatást vált ki a szervezetbe bekerült egyik oxidáció termék (b-pont)?

                                                                                                                                    (0,75 p)

d)   Mit érez az a személy, aki kintről lép be egy ilyen helységbe?                             (0,5 p)

e)   Hogyan kell segíteni, ha egy ilyen helységben az a)-pontban megadott állapotban találjuk a személyeket? Magyarázat!                                                                                  (1,0 p)

6.  Kakuro rejtvény: Gyufa „kakuro”

Helyezd el az 1 – 9 számokat az ábra négyzeteiben, figyelembe véve, hogy az adott sor/oszlop elején található számok a megfelelő irányba beírandó számok összegét jelölik.

      Helyes megfejtés esetén az 1863. augusztus 23-i Pesten megjelenő „Vasárnapi Újság”-ban „A gyufa vegytani tekintetben” című cikkből olvashatsz idézetet. Az idézet betűit az alábbi szabályok szerint kell összeolvasnod:

      - először az 1-es számok melletti betűket a vízszintes sorok mentén fentről lefele haladva, és a sorokon belül balról jobbra haladva;

      - majd folytasd ugyanebben az irányban a 2-es, 3-as, …, 9-es számok melletti betűkkel.

      Megj.: a „*” néhány szóközt jelöl, de a többi szóközöket Neked kell megtalálnod!

Megoldásként add meg:

      a)   A számokkal kitöltött ábrát.                                                                                      (5,0 p)

      b)   A kiolvasott szöveget (szóközökkel).                                                                         (1,5 p)

      c)   Az idézett szöveg rövid magyarázatát.                                                                      (0,5 p)

(FIGYELEM: az ábra nyomtatásban nem biztos, hogy tartalmazza a szürke = üres négyzeteket!!!!!!!!!!)

CSAK  XI.-XII. OSZTÁLYOS  VERSENYZŐKNEK KÖTELEZŐ FELADATOK:

7.  BPA (BpA) vagy biszfenol-A

      a)   Add meg ennek a vegyületnek a szisztematikus (=kémia) elnevezését és a szerkezeti képletét!                                                                                                                       (1,0 p)

      b)   Tudva, hogy az előállítása acetonból és fenolból történik, írd fel a megfelelő reakció egyenletét!                                                                                                                      (1,0 p)

      c)   A  BPA az egyik legszélesebb körben alkalmazott szintetikus vegyszer, amelyből évente kb. 3 millió tonnát gyártanak világszerte. Melyik műanyagtípus monomerje ez a vegyület? Add meg ennek a műanyagnak az általános képletét, valamint a sajátos, felhasználás szempontjából előnyös tulajdonságait.                                                                                          (2,0 p)

      d)   A fenti tulajdonságok alapján sorolj fel min. 20 olyan felhasználási területet, illetve tárgyat, amelyekkel a mindennapjainkban találkozunk!                                                  (2,0 p)

      e)   Milyen kémiai és fizikai tényezők hatására válhat szabaddá a BPA a d)-pontban megadott tárgyakból?                                                                                            (1,0 p)

      f)    Miért veszélyes a d)-pontban megadott tárgyakból felszabaduló BPA?       (1,5 p)

      g)   A különböző műanyagokat 1 – 7 közötti számokkal jelölik (vagy az összetételükre vonatkozó betűkkel), amelyek egy kis háromszögben vannak feltüntetve. Nézz utána, hogy ezek közül melyik az a két szám és a megfelelő betűjel, amelyekről tudnunk kell, hogy az adott tárgy anyaga BPA-t tartalmaz. Keress otthon a háztartásban BPA-t tartalmazó tárgyakat!     (0,75 p)

      h)   Hogyan kerülhetjük el a BPA (vagy bármely más káros anyag) szervezetünkbe való bekerülését ?                                                                                                (0,75 p)

Tudod-e?

            Az 5 ismert klasszikus érzékünk közül – tapintás, hallás, látás, szaglás és ízlelés – csak az utóbbi kettő tisztán kémiai természetű, ezek képesek egyes molekulák érzékelésére.

            A szagérzékelésünk csak olyan molekulák jelenlétét tudja „felfogni”, amelyek a körülöttünk lévő levegőben gáz formában fordulnak elő. (Gázhalmazállapotú anyagok, illékony folyadékok, ill. szublimáló tulajdonságú anyagok.) Az ízérzékelésünkre csak olyan anyagi részecskék lehetnek hatással, amelyek vízben – az étel saját levében vagy akár a nyálunk víztartalmában – oldódó anyagokból származnak.

            Az orrunkban levő érzékelők több ezer különböző szag között tudnak különbséget tenni. Ezzel szemben az ízérzékelésünk meglehetősen primitív; a hagyományos elképzelések szerint mindössze négy féle alapíz  van: édes, savanyú, sós és keserű. Ma már a szakértők egyöntetű véleménye, hogy létezik még legalább egy alapíz,, amely japán eredetű nevén umamiként vált ismertté és a fehérjékben gazdag élelmiszerekre (pl. sajt, hús, stb.) jellemző. Ez az íz a glutaminsav jellemzője, amely a fehérjék felépítésében részt vevő gyakori aminosav.

(Rober Wolke – A tudós szakács, Akadémiai Kiadó, Budapest, 2010.)