Feladatok

A dolgozatokat az alábbi címen várjuk 2006. január 5-ig. Kérjük a formai követelmények (négyrét hajtás, felirat) figyelembe vételét! Aki, nem küldött, még pótolhatja a nevezési lapot.
KÖKÉL Feladatok haladóknak
ELTE Általános és Szervetlen Kémiai Tanszék
Budapest 112
Pf. 32
1518

H36. A hidrogén és a levegő keveréke éppúgy gyúlékony és robbanékony, mint a durranógáz, azaz a hidrogén és oxigén elegye. Az előbbi 4,6 és 93,9 %, az utóbbi 4,1 és 74,8 % hidrogéntartalom között gyúlékony. 
A levegő-hidrogén elegyek esetén azt tapasztalták, hogy annál hevesebb volt a reakció, minél nagyobb volt az égéstermék és a kiindulási keverék sűrűségének különbsége azonos körülmények között.
a) Milyen összetétel mellett volt a legerősebb a robbanás?
b) Igaz lehet-e a fenti kapcsolat a reakció hevessége és a sűrűségkülönbség között hidrogén-oxigén elegyekre is?
c) Hasonlítsa össze a két gyúlékonysági tartományt sztöchiometriai szempontból! Milyen tényezők játszhatnak szerepet az eltérésben?
A 18,3–58,9 %-os összetétel között lesz a hidrogén-levegő elegyek reakciója detonációszerű, az ilyen keverékek felrobbannak, ha meggyújtják őket. Azaz ezek az elegyek viselkednek igazán csak durranógázként. 
d) Milyen események történhetnek, ha egy nem lebegő léggömböt meggyújtunk? (Hidrogén és oxigén, illetve levegő keveréke lehet a léggömbben.)

H37. A modern szerves kémiában reagensként használt A vegyület n‑hexános oldatát (koncentráció: 2,00 mol/dm3; térfogat: 20,00 ml) desztillált vízzel (térfogat: 100 ml) összerázzuk. Heves reakciót tapasztalunk, majd a reakció lejátszódása után a szerves és a vizes fázist szétválasztjuk. A fázisokat külön-külön megvizsgáljuk, és a következő eredményt kapjuk:
A vizes fázis pH-ja 13,6. Semmilyen szulfid-tartalmú reagenssel és (NH4)2CO3 oldattal sem tudunk csapadékot leválasztani. A közömbösített oldat bárium és ezüst sókkal sem adott csapadékot. Az oldatot sósavval átsavanyítjuk, majd lángfestési próbát hajtunk végre. A láng színe kárminvörös lesz.
A szerves fázist vízmentes nátrium-szulfáttal kevertetjük, majd leszűrjük. A folyadékot megvizsgálva azt tapasztaljuk, hogy tiszta n-hexánt kaptunk.

a)	Mi az A vegyület? A választ részletesen indokolja!
b)	Milyen reakciók játszódtak le? (egyenletek)
c)	Mire használjuk a nátrium-szulfátot?
Varga Szilárd

H38. Tömény 85%-os foszforsavat 95°C-on, nyitott edényben tartottak, amíg a szobahőmérsékeleten mért sűrűsége elérte az 1,85 g/ml-t. Lassan 40 °C alá hűtve kristályok váltak ki az oldatból, amelyeket kiszűrtek.
A további kísérletek alatt végig egy 27,30 °C-ra temperált berendezésben dolgoztak. A kapott kristály 93,200 grammjához 3,660 g vizet adtak. Megvárták az oldódási egyensúly beálltát, majd kivettek 2,000 g-ot a folyadék fázisból. Ennek foszforsavtartalma 95,56 tömegszázaléknak bizonyult. 
A visszamaradt keverékhez vizet adva eleinte a kristályok oldódása volt tapasztalható, de a további adagolás során megindult egy másik csapadék leválása az időközben feltisztult oldatból. Összesen 3,000 g víz hozzákeverése után megvárták az oldódási egyensúly beálltát, majd kiszűrték a szilárd anyagot az oldatból. Ehhez az oldathoz, aminek az összetétele 93,33 %-os volt, újból vizet adva, lassan ismét csapadék vált le. Bizonyos összetétel mellett idővel szinte a teljes keverék megszilárdult. Még több víz hatására a szilárd anyag feloldódott. Pontosan 5,191 g víz volt szükséges a teljes feloldódáshoz. A kapott 100,511 g oldat foszforsav-tartalma 88,51% volt.
Számítsa ki, hogy mi volt a kétféle kristály összetétele?

H39. A vér pH-ja az emberi testben állandó, 7,4 körüli értéket mutat, aminek a megváltozása akár életveszélyes is lehet. A pH szabályozásában szénsav alapú pufferek is fontos szerepet játszanak. Fiziológiai körülmények között (36°C) a hidratált CO2 alábbi egyenlethez tartozó saverősségi állandója, pKs = 6,1.
	CO2 + 2 H2O = HCO3– + H3O+
a)	Mekkora a szén-dioxid / hidrogénkarbonát koncentráció hányados az emberi vérben?
b)	Savak vagy bázisok hatása ellen véd jobban ez a puffer?
Az abszolút koncentrációk megharározása végett egy vérminta pH-ját megmérték eltérő CO2 nyomások mellett.
p(CO2)/kPa	9,5	7,5	3,0	1,0	
pH	7,2	7,3	7,5	7,6	
c)	A testben mérhető pH-hoz mekkora CO2 nyomás tartozik?
d)	Mi lesz az oldott CO2 koncentrációja? A Henry-törvény megfelelő arányossági tényezője 2,25·10–4 mol/(dm3·kPa) ilyen körülmények közt.
e)	A tejsavat (pKs=3,86) gyakran teszik felelőssé a vér pH-jának csökkenéséért. Mekkora lenne a tejsav 0,001 M oldatának pH-ja vízben, illetve a vérnek megfelelő pufferoldatban?
német feladat

H40. A (CH)n tapasztalati képletű szénhidrogének sajátos vonzerővel bírnak számos vegyész számára. Ezen vegyületekre jellemző, hogy többszörös C-C kötésekkel, illetve ciklizációval alakítják ki a legkedvezőbb szerkezetet. Néhány példa (CH)n szénhidrogénekre: az acetilén (n=2), a benzol (n=6), a kocka vázas kubán (n=8), a dodekaéder alakú dodekahedrán (n=20).
Az  n=4 esetet vizsgálva tárgyaljuk a ciklobutadiént és a butatriént.
a)	Mi lesz ezen két C4H4 izomer szerkezete?
b)	A butatrién központi C=C kettőskötésének hossza különbözik a molekula másik két kettőskötésének hosszától. Hogyan magyarázza ezt a jelenséget? (Segítség: minden atom esetében vegye figyelembe a hibridizációt.) A központi C=C kötés hosszabb vagy rövidebb a molekula másik két C=C kötésénél?

c)	A ciklobutadién mind a négy szénatomja ekvivalens. Még egy olyan kedvező C4H4 szénhidrogén létezhet, amelyben mind a négy szénatom ekvivalens: ezt a vegyületet éppúgy nem sikerült lombikban izolálni, mint a ciklobutadiént. Rajzolja fel a szerkezetét és a fent említett (CH)n szénhidrogének analógiájára javasoljon egy megfelelő triviális nevet a vegyületnek!
d)	Hány különböző szubsztituált monoklór formája (pl. C4H3Cl) lehet ennek a három szerkezetnek? 
e)	Hány különböző szubsztituált diklór formája (pl. C4H2Cl2) lehet ennek a három szerkezetnek? 
f)	Hogyan különböztethetők meg olvadáspontjuk alapján a diklór-butatrién izomerjei?
diákolimpiai feladat

HO-12. Egy nátrium- és kálium-nitritből álló porkeverék 1,255 g-jából 200 cm3 törzsoldatot készítünk. Az oldat 10,00 cm3-éhez 5 cm3 20%-os (1,14 g/ cm3 sűrűségű) kénsavoldatot adunk és feleslegben vett 20,00 cm3 0,0200 mól/dm3-es kálium-permanganát-oldattal elegyítjük. Ezután feleslegben vett 20 cm3 0,0600 M oxálsav-oldatot adunk az oldathoz, majd felmelegítjük és a feleslegben maradt oxálsavat 0,0200 M permanganát-oldattal 70ºC-on titráljuk. A fogyás 21,00 cm3.
a) Számítsa ki a porkeverék tömegszázalékos összetételét!
b) Határozza meg az oldat redoxipotenciálját
i.	a permanganát-felesleg hozzáadása után
ii.	az oxálsav-felesleg hozzáadása után
iii.	a titrálás ekvivalenciapontjában!
Az oxálsav permanganátos oxidációja katalizálja az oxálsav és a levegő oxigénje között lejátszódó reakciót. Ha a titrálást kevés titán(IV)-klorid jelenlétében végezzük, az oldat e mellékreakciónak köszönhetően sárgás színű lesz a mérés során.
c) Mekkora hibát okoz a porkeverék összetételének meghatározásánál, ha a titrálás során az oxálsav 2%-a reagál a fenti mellékreakcióban?
 A standard redoxpotenciálok:
MnO4–/Mn2+	Eo = 1,52 V	CO2/oxálsav 	Eo = –0,49 V
A levegő szén-dioxid-tartalma legyen 0,03 térfogat %.
Komáromy Dávid

HO-13 A szubsztituált ciklohexánok konformációit vizsgálva arra a megállapításra juthatunk, hogy az esetek többségében a szék konformáció a stabilabb. A ciklohexánnak két azonos energiájú szék konformációja van, de a monoszubsztituált ciklohexánnál a két konformációnak már nem azonos az energiája:
.
A két konformer átalakulásának egyensúlyi állandóját kiszámíthatjuk a szabadentalpia változás – egyensúlyi állandó összefüggés segítségével:
,
ahol DGo: a szabadentalpia változás [J mol–1]; R: az egyetemes gázállandó [J mol–1 K–1]; T: a hőmérséklet [K];	K: az egyensúlyi állandó.
A konformációs változásoknál nem követünk el nagy hibát, ha a szabadentalpia változást az entalpia változással közelítjük. E. J. Corey és munkatársai a szubsztituált ciklohexánok vizsgálata során a következő entalpia értékeket definiálták.
Az X csoport axiális kölcsönhatási entalpiája (HA, kJ mol–1):
.
Az X csoport 1,2-diekvatoriális kölcsönhatási entalpiája (HE, kJ mol–1):
.
X	HA	HE	
H	0,00	0,00	
Cl	1,67	2,09	
OH	3,35	0,84	
COO–	8,37	2,09	
CR3	25,11	10,47	
CHR2	8,79	3,35	
CH2R	7,54	1,67	

A monoekvatoriális kölcsönhatástól eltekintettek, valamint az egyes entalpia értékek összeadhatók. Tehát a következő folyamatban az entalpiaváltozás –5,02 kJ mol–1.

A (-)sikimin sav az aromás aminosavak bioszintézisének fontos intermedierje:

a) Határozd meg a kiralitás centrumok abszolút konfigurációit a Cahn-Ingold-Prelog-konvenció alapján!
A kettős kötést redukálva egy tetraszubsztituált ciklohexánt kapunk. 25°C-on lúgos közegben vizsgáltuk a konformációs viszonyait a keletkezett vegyületnek.
b) Milyen konformációjú molekulák és milyen arányban találhatók az oldatban?
Varga Szilárd