Felhívás

FELHÍVÁS

a Nemzetközi Kémiai Diákolimpia magyarországi szervezőitől

minden középiskolás diákhoz és kémiatanárhoz

Kedves diákok!

A minden évben megrendezésre kerülő Nemzetközi Kémiai Diákolimpia a világ kémia iránt érdeklődő középiskolás diákjainak nagy versenye. A több mint harmincéves múltra visszatekintő verseny egyik kezdeményezője Magyarország volt, és a magyar csapat a kezdetek óta az olimpia állandó résztvevője és igen eredményes szereplője.

A négytagú olimpiai csapatba bekerülni nagy elismerést és megtiszteltetést, valamint igen sok kemény munkát, de elsősorban óriási élményt jelent! 2002-ben a verseny Hollandiában, egészen pontosan Groningenben lesz, ahol a résztvevők július 5-14. között több mint 50 ország legjobb diákjainak társaságát élvezhetik, és kemény versenyben mérhetik velük össze tudásukat. A versenyen kívül számos közös program járul hozzá, hogy az olimpia minden résztvevő számára életreszóló élménnyé váljon.

Amit most a kezedben tartasz, egy levelező tanfolyam és verseny első fordulója, amelynek az a célja, hogy segítsen az év közbeni önálló felkészülésben. Az olimpiai csapat négy tagját az Országos Kémiai Tanulmányi Verseny két kategóriája és a levelező legjobbjai közül válogatjuk ki két egyhetes felkészítő tábor keretében. Tapasztalataink szerint ez az idő igen kevés ahhoz, hogy az olimpián megkövetelt tudásanyagot jól el lehessen sajátítani. Ezért az anyag egyes részeit már év közben, levelező formában igyekszünk megismerkedtetni az érdeklődőkkel.

A programban részt vehet mindenki, aki szeretne az olimpiai csapatba kerülni (sőt, ez kifejezetten ajánlott is). De ha valakiben esetleg nincs ennyi ambíció vagy önbizalom, az sem kizáró tényező: ez a levelező kapcsolat nyitva áll mindenki számára, akit a kémia a középiskolás anyagon túlmenően is érdekel, és szeretne is tenni valamit tudásának fejlesztése érdekében.

Hogyan kapcsolódhatsz be ebbe a programba? A részvételnek mindössze az a feltétele, hogy próbáld meg megoldani az alábbi feladatokat, és a megoldásokat küldd be a megadott címre. Ha még nem sikerült minden feladatot megoldani, akkor is jelentkezhetsz avval, amire jutottál. A megoldásokkal együtt kérjük, feltétlenül juttasd el hozzánk legfontosabb adataidat: neved, levelezési címed, esetleges email címed, iskolád nevét, címét, azt, hogy melyik osztályba jársz, valamint kémiatanárod nevét! Kérjük, hogy minden feladatot külön lapra írjatok, és a lapokon szerepeljen a nevetek is!

Olimpiai előkészítő

ELTE Általános és Szervetlen Kémiai Tanszék

1518 Budapest 112, Pf. 32.

Szükség esetén az olimpia@chem.elte.hu elektronikus postacímen is el lehet bennünket érni, de a megoldásokat mindenképpen hagyományos levélben várjuk. A http://olimpia.chem.elte.hu címen egy rendszeresen frissített információs központot és feladatbankot tervezünk indítani a közeljövőben.

Azokkal, akik a megoldásokat 2002. január 3.-ig postára adják nekünk, a továbbiakban rendszeres levelező kapcsolatban állunk majd, és a 3-4 legjobb beküldőt – az Országos Kémiai Tanulmányi Versenyen elért helyezésüktől függetlenül – meghívjuk, hogy vegyenek részt az olimpiai felkészítő tábor április végén sorra kerülő egyhetes első fordulójában. Innen jó teljesítménnyel a május végi második fordulóba, onnan pedig akár az olimpiai csapatba is be lehet jutni! Akiknek ez az idén nem sikerül és még csak 9-10. osztályosok, mindenképpen sok ismeretet és tapasztalatot szereznek a következő két olimpia (Görögország, majd Svájc) válogatójára.

Meg kell említeni, hogy bár a levelező programban mindenki részt vehet, az olimpiai edzőtáborba csak azokat hívhatjuk be, akik ebben a tanévben középiskolai tanulók, nem töltik be 20. életévüket, magyar állampolgárok, és nem kémiára szakosodott intézmény (tehát vegyipari szakközépiskola vagy technikum) diákjai. (Az utóbbiak számára egy másik nemzetközi versenyt, a Grand Prix Chimique vetélkedőt rendezik kétévente.)

 

Kedves kémiatanárok!

Reméljük, hogy a fent körvonalazott program támogatásukra talál. Az utóbbi években az olimpiai csapat tagjai mindannyian részt vettek az év közbeni felkészítésen is. A felkészítő sikerének elemi feltétele az Önök segítsége, részvétele is. Kérjük, segítsenek bennünket abban, hogy minél több kémia iránt érdeklődő diákhoz eljuttatják a felhívást, és segítsék a diákokat szakmai útmutatással, kérdéseik tisztázásával. A feladatok konkrét megoldásában viszont kérjük, kerüljék a részvételt, hiszen a diákok önálló munkájának eredményét szeretnénk lemérni.

Felhívjuk figyelmüket arra, hogy a levelezőben való részvételnek nincs alsó korhatára, tehát tehetséges és érdeklődő alsóbb évesek munkáit is szívesen vesszük. Segítségüket előre is köszönjük, és sok sikert kívánunk tanulóiknak az OKTV-n és az olimpiai felkészülésben is!

Budapest, 2001. október 24.

A program közreműködői

Bartók Albert Bődi András Homonnay Zoltán

Igaz Sarolta Kóczán György Kotschy András

Magyarfalvi Gábor Mátyus Edit Stirling András

Szalay Roland Szabó András Szekeres Zsolt

Sztáray Bálint Tarczay György Varga Szilárd

Az idei év tervezett programja: Új feladatok postázása Beküldési határidők:

1. levél jan. 3.

2. levél jan. 17. feb. 1.

3. levél febr. 19. márc. 5.

4. levél márc. 19. ápr. 2.

Végeredmény és OKTV döntő ápr. 13.

Előkészítők:

I. forduló: április 23-30 (kb. 25 fő részére) II. forduló: május 24-31 (kb 10 fő)

Konzultáció: június 26-27 (a 4 fős csapatnak) Olimpia: július 5-14 (Groningen)

  1. Egy fehér, szilárd mintát (X) hevítettünk, több, különféle tiszta gáz áramában. A végeredményként kapott anyagok tömegét meghatároztuk. A kiáramló gázkeverék minden esetben tartalmazta ugyanazt a gáz halmazállapotú vegyületet (Y). Az utolsó esetben egy vörösbarna anyag (Z) csapódott ki a berendezés hidegebb részein.

Milyen anyagokról van szó? Milyen reakciók játszódtak le? (M.G.)

Gáz

Tömegváltozás (%)

N2

-37,9

NH3

-51,7

O2

-31,0

HCl

+9,5

HCl + Cl2

-100,0

  1. A feladatban feltételezzük, hogy az izotóp-helyettesített molekulák kémiai tulajdonságai megegyeznek az eredeti izotópot tartalmazó molekulák kémiai tulajdonságaival (beleértve az izotóphelyettesített savak és bázisok disszociációs állandóinak egyezését, ami valójában több oknál fogva sem igaz).

a) H2O-t (könnyűvizet) és D2O-t (nehézvizet) 1:2 arányban elegyítünk. Adjuk meg az elegyben a H2O, D2O és HDO móltörtjét!

b) 0.1 mólos sósavoldatban a H:D arány 1:2. Adjuk meg a következő részecskék koncentrációját: H3O+, H2DO+, HD2O+, D3O+, OH– és OD–! Mennyi az oldat pH és pD értéke, és mekkora értéket fog mérni egy közönséges pH mérő? (St.A.)

  1. 50,0 g 10,0 m/m% vízben nem oldódó szennyezést, 65,0 m/m% Na4Fe(CN)6·10H2O-t és 25 m/m% (NH4)2C2O4·H2O-t tartalmazó sókeveréket kell átkristályosítani.

    2. a) Ha a keverékből 70°C-on telített oldatot készítünk (szűrjük…), akkor a 20°C-ra történő lehűtés során milyen tömegű és összetételű anyag kristályosodik ki? (A párolgási és egyéb veszteségektől tekintsünk el!)

    b) A keveréket úgy szeretnénk átkristályosítani, hogy az oxalát szennyezettsége csökkenjen. Hogyan valósítható ez meg? Hány százalékig csökkenthető ez az érték egyszeri átkristályosítással, ha 70 és 20°C-on dolgozunk. (I. S.)

    Oldhatóság 100 g vízben :

    70°C-on: 46,0 g Na4Fe(CN)6 14,8 g (NH4)2C2O4

    20°C-on: 17,7 g Na4Fe(CN)6 4,50 g (NH4)2C2O4

  2. Írj fel négy, kémiai tulajdonságaikban lényegesen különböző benzolizomert (kifejtve)! (Ba.A.)

  1. Az ember kialakulása valószínűleg egyike a mindenki számára legizgalmasabb tudományos kérdéseknek. Mára eléggé elfogadottá vált az evolúció elmélete, mely megmagyarázza, hogy az első élőlénytől hogy jutottunk el e feladat megoldóihoz (a teremtés 'per pillanat' koronáihoz). Mivel a téma szinte mindenkit közelről érint (ugyebár), a biológiai evolúciót is sokan kétségbe vonják ('az lehet, hogy TE a majomtól származol'). Viszont az igazán kínos kérdés az az, hogy hogyan jött létre az első olyan objektum, amit már élőnek lehet tekinteni.

Stanley Miller 1930-ban doktoranduszként egy ügyes kísérlettel igazolta, hogy az ősóceánban az élethez szükséges legtöbb építőkő (pl. aminosav) jelen volt (Science 117:528-529, 1953). Egyszerűségében lenyűgöző ötletnek tűnik, hogy ezen építőkövek addig kapcsolódtak véletlenszerűen össze, míg működőképes enzimeket, örökítőanyagot, stb. alkottak. És ezek már megtalálták egymást, és már meg is van az első prokarióta (ami aztán szaporodott vígan). Ezt a folyamatot szokás kémiai evolúciónak, vagy abiogenezisnek nevezni. Csakhogy van itt néhány gond, és ez a feladat eme gondokkal fog foglalkozni.

Le kell szögezni, hogy hiába dolgoznak kutatók ezrei az abiogenezis mechanizmusának felfedezésén, máig sem tudjuk, hogy az első élőlény hogyan jött létre. Szóval ebben a feladatban sem kell ezt a kérdést megválaszolni.

Egy az élethez elengedhetetlen kis fehérje kialakulását fogjuk vizsgálni. A fehérje álljon mondjuk 100 aminosavból, csak a jelenleg is létező 20 fehérjeépítő aminosavat vegyük figyelembe. Tegyük fel, hogy véletlen kapcsolódással létrejön a 20-féle aminosavból az összes, 100 aminosavból felépülő fehérje, mindegyik variánsból csak egyetlen molekula. Mekkora ennek az elegynek a tömege? Hogyan változik ez az érték, ha feltesszük, hogy az aminosavak az ősóceánban nem tisztán, hanem optikai tükörképi párjaikkal együtt fordultak elő, és ezek is beépülhettek a fehérjébe? (vigyázat, némely aminosavnak több kiralitáscentruma is van!) Hasonlítsd össze valami 'kézzelfogható' dologgal ezt a tömegértéket.

Szóval ezen az egyszerű modellen finomítani kell:

Tegyük fel, hogy a fontos biológiai funkciókat kezdetben nem kis fehérjék, hanem pl. 40 aminosavból álló peptidek látták el. Továbbá a peptid felépítésében nem 20, csak (pl.) 12 aminosav vett részt, és csak az egyik optikai izomer volt jelen. A peptidek az ősóceánban egy perc alatt létrejöttek, de ha nem rendelkeztek semmilyen funkcióval, akkor további tíz perc alatt el is bomlottak. A fontos szerepet betöltő (pl. valamely biomolekulához erősen kötődő) peptidek azonban nem bomlottak le. Tegyük fel, hogy az ősóceán 1 nanomólos koncentrációban tartalmazott 40 aminosavból álló peptideket (a föld felületének pl. 70%-át borította óceán, de peptidek csak a felső 100 m-ben voltak (ez alighanem így is volt)). Persze fel kell tenni azt is, hogy minden aminosav-sorrend egyforma valószínűséggel jött létre.

Mennyi időre van ahhoz szükség, hogy egyetlen stabil peptidből 1000 kópia keletkezzen a Földön? Hogyan változik ez az időtartam, ha ősenzimünkben van 5 olyan pozíció, ahol bármely aminosav előfordulhat, nem változik a stabilitás? (Számítógéppel rendelkezők kiszámolhatják, hogy mennyi időre van akkor szükség, ha nem 12, hanem 15, 20 aminosavval számolunk! És akkor, ha 25, 30, 35 tagú peptideket veszünk?)

Max. 3 mondatban foglaljátok össze, hogy a fenti számítások tükrében mit mondhatunk kémikusként az abiogenezisről! (K.Gy.)