Feladatok

A dolgozatokat az alábbi címen várjuk 2006. február 27-ig. Kérjük a formai követelmények (négyrét hajtás, felirat) figyelembe vételét!
KÖKÉL Feladatok haladóknak
ELTE Általános és Szervetlen Kémiai Tanszék
Budapest 112
Pf. 32
1518

H41. Adjunk rövid, kvalitatív magyarázatokat az alábbi jelenségekre!
a) Tömény kénsavat öntünk jégre. Lehűlést tapasztalunk.
b) Tél beköszöntével a vízszállító csövek befagyhatnak, ha a szállított vizet nem eresztik le. Azt figyelhetjük meg, hogy azokban a csövekben fagy meg előbb a víz, amelyikben meleg vizet szállítottak, míg a hidegvizes csövekben a víz csak később fagy meg.
c) Az alábbi, vizes oldatokban lejátszódó reakciók sebessége jelentősen megváltozhat, ha NaCl-ot teszünk az oldatba. Minél nagyobb az oldatban a NaCl mennyisége, annál jelentősebb az effektus:
5Br– +BrO3– + 6H3O+ = 3Br2 + 9H2O
S2O82– + 2I– = I2 + SO42–
H2O2 + 2H3O+ + 2Br– = 4H2O + Br2  
 [Co(NH3)5Br]2+ + OH– = [Co(NH3)5OH]2+ + Br–     
Melyik reakció sebessége nő és melyiké csökken a NaCl hatására? És ha KNO3-ot használnánk?
Stirling András

H42. Két elektrolizáló berendezést párhuzamosan egy szabályozható feszültségű áramforrásra kötnek. Az egyikben NaOH (pH=14), a másikban kénsav (pH=0) oldat van, 298 K hőmérsékleten. Az áramkörre bocsátott feszültséget növelve, egyszerre indul meg a gázfejlődés.
a)	Milyen folyamatok játszódnak le az elektródokon? Milyen feszültségnél indul a gázfejlődés? Miért egyszerre?
b)	Lehetséges-e a bázisos oldat pH-ját 11-re csökkenteni ammónium-klorid oldásával? Ha igen, hány g szükséges? Ha nem, akkor milyen só és mekkora mennyiségben szükséges? Változik-e a bomlásfeszültség ilyenkor? 
c)	A két oldatot (pH 0 és 14) sóhíddal összekötik. Az áramforrás egyik pólusát az egyik, a másikat a másik oldatba merülő elektródra kötik. Mi lesz a bomlásfeszültség így?
német feladat

H43. A klatrátok érdekes anyagok, amelyek gázmolekulákat tudnak szerkezetükben megkötni. Ilyen jellegű vegyületeket a nemesgázok is alkothatnak. A meteoritok anyagában is találtak olyan anyagokat, amelyek melegítésre roppant kis mennyiségben nemesgázokat bocsátottak ki.
A meteoritok anyagának viselkedése nagyon emlékeztet a He@C60 vegyület hőbomlására. Ez a különös jelölés azt takarja, hogy a futballlabda formájú C60 molekula belsejében egy hélium atom van. A kutatók sejtése szerint a meteorok anyagában is ilyen jellegű klatrátok lehetnek.
a) Egy fullerénmolekula átmérője 0,70 nm. Mekkorának becsülhető a belső térfogat és a He „nyomása” a He@C60 esetén (T=298K)?
A kanadai Sudbury meteorkráterének (1,85 milliárd éves) környékén talált anyagokban fullerént is találtak. Arra gondoltak, hogy a becsapódáskor elpárolgott anyagban alakulhattak ki a molekulák. 
A fellelt fullerénben később héliumot is találtak, mégpedig egy gramm C60-ra számítva 1,15·10–7 ml 3He és 2,09·10–4ml 4He szabadult fel a mintából.
b) A C60 molekulák hányadrésze tartalmaz 3He atomot? Mekkora a két izotóp átlagos parciális nyomása az üregekben?
c) Jelenleg az atmoszférában 5,240±0,004 ppm a 4He tartalom. A két héliumizotóp aránya 1,3·10–6 : 1, a litoszférában még ennél is kisebb. Elképzelhető, hogy a minta fulleréntartalma a Földön keletkezett? 
d) Vegyük a hipotetikus C5·109 fullerént, aminek molekuláját tekintsük egy szénatomokból álló gömbnek. A gömb felületét alkotó szénatomok rácsa jó közelítéssel a grafit egy rétegére hasonlít, benne a C-C kötéshosszak 142 pm hosszúak. Legyen a gömbök belsejében hélium, 120 kPa nyomáson.
Vegyük azt, hogy a gömbök szoros illeszkedésben helyezkednek el (lapcentrált rácsban) a kristályban.
Mekkora lesz egy molekula átmérője, felülete, belső térfogata? Mekkora lenne ennek a klatrát kristálynak a sűrűsége? Hogy viszonyul ez a levegő sűrűségéhez?
diákolimpiai feladat

H44. 1,000 g tejsav mintát 100,0 cm3-es mérőlombikba mérünk, majd jelre töltjük. A törzsoldatból 10,00 cm3 mintát veszünk ki, 40 cm3-re hígítjuk desztillált vízzel, majd fenolftalein indikátor mellett, hidegen 0,1000 mol/dm3 (f = 0,986) NaOH oldattal titráljuk. A fogyás 9,66 cm3. Az ekvivalenciapontig titrált oldathoz 10,00 cm3 0,1000 mol/dm3 (f = 0,986) NaOH oldatot pipettázunk és a reakció elegyet vízfürdőre helyezzük. 1 órai forralás után a lehűtött oldatot 0,1000 mol/dm3 (f = 0,994) sósavoldattal elszíntelenedésig titráljuk. A fogyás 8,55 cm3.
a)	Írd fel a lejátszódó folyamatok egyenleteit!
b)	Mi a tejsav minta százalékos összetétele?
c)	Mennyi a második titrálásnál a végpontban mérhető pH? (eltekintünk az indikátor hibától, pKs = 3,86)
d)	A fenti pH ismeretében helyesen választottuk-e meg az indikátort? (fenolftalein pKI = 9,00)
Megjegyzés:
, ahol [Ind]; [HInd] az indikátor két formájának koncentrációja. Az indikátor átcsapásánál a kettő aránya 1.
Varga Szilárd

H45. A fém krómot általában a következő két módszerrel állítják elő (rendezendő egyenletek):
…Cr2O3 + …Al = …Cr + …Al2O3		(1)
…Cr2O3 + …Si = …Cr + …SiO2		(2)
Egy 0,2374 g-os, a fenti módszerrrel előállított króm mintát vizsgálunk, mely krómot, króm(III)-oxidot, alumíniumot, alumínium(III)-oxidot és inert szennyeződést tartalmaz.
NaOH-oldatban próbáljuk oldani, ekkor 50,87 cm3 standard állapotú gáz fejlődik, majd ugyanehhez az oldathoz sósavat adunk, aminek hatására 91,02 cm3 standard állapotú gáz keletkezik. Ezután az oldatból leszűrjük a fel nem oldódott részeket és Na2O2–dal elkeverve (lúgos, oxidatív körülmény) megömlesztjük. A felesleges peroxidot elbontjuk, és átsavanyítjuk az oldatot. Az így előkészített mintához 50,00 cm3 0,01000 mol/dm3-es FeSO4 mérőoldatot adunk, az el nem reagált vas(II)ionok visszamérésére 11,19 cm3 0,005000 mol/dm3 KMnO4 mérőoldat fogy.
A minta újabb 0,1042 g-os részletét savval kezeljük, majd a fel nem oldódott részt Na2CO3-tal megömlesztjük, a fejlődő gázt meszes vízbe vezetjük. A leváló csapadékot szűrjük és szárítjuk, s az így kapott anyag tömegét megmérve azt 0,0231 g-nak találjuk. Feltételezzük, hogy a mérőoldatok faktora 1,000, és a csapadék leválása, a gáz oldódása, illetve csapadékba kerülése teljes.
a) Írja fel a lejátszódó reakciók egyenleteit!
b) Határozza meg a minta tömegszázalékos összetételét!
c) Mennyi az előállítás hatásfoka? (η=nCr(fém)/nCr(összes)·100)
Megjegyzés:
A peroxid a következőképen bomlik olvadékban:
 Na2O2 + 2e- = 2Na+ + 2O2–
A Na2CO3-os feltárás egyenlete:
…Al2O3 + …Na2CO3 = …NaAlO2 + …CO2
Varga Szilárd

HO-14. Ha Co3+ ionokat adunk vizes ammónia-oldathoz, hatszorosan koordinált amminkomplex-ionok keletkeznek, amelyeknek összesített (kumulatív) képződési állandója 4,5·1033 (mol/dm3)–6. A kobalt(II)-ionok hasonló komplexének jóval kisebb a kumulatív képződési állandója, 2,5·104 (mol/dm3)–6.
Egy oldatban az ammónia egyensúlyi koncentrációja 0,1 mol/dm3, a kobalt teljes koncentrációja 1 mol/dm3. 
a) Mi lesz a szabad és az amminkomplexben levő kobaltionok koncentrációjának aránya ha a kobalt tisztán +2-es vagy +3-as oxidációs állapotban van? 
b) A kobalt(III) ionok gázfejlődéssel reagálnak a vízzel. Milyen gáz fejlődik? Az ammóniás oldatban miért nem keletkezik gáz? 
c) Mi lenne az oldat redoxpotenciálja egy olyan oldatban, ahol a két oxidációs állapotban levő kobalt aránya 1:1? (adatok az irodalomban). Mi lesz a potenciál, ha az oldatban van annyi ammónia, hogy egyensúlyi koncentrációja 0,1 mol/dm3 legyen?
Werner állította elő az egyik első, nem szerves vegyületet, aminek optikai izomerjei voltak. A szerkezet a következő: 
		
Már a kétfogú ligandumnak tekinthető [Co(NH3)4(OH)2]+-nak is léteznek sztereoizomerjei. 
d) Rajzolja fel ezeket! Melyik vesz részt a komplexben? Rajzolja fel a komplex két enantiomerének szerkezetét! (A ligandum leegyszerűsíthető)
német feladat

HO-15. a) Milyen termékek képződését várod a következő reakciókban? Ha a keletkezett termék tartalmaz királis szénatomot, add meg annak abszolút konfigurációját a CIP konvenció szerint?

b) Milyen mechanizmus szerint reagálnak a következő szerves vegyületek NaOH-dal?

c) Mivel magyarázható a következő kísérleti tapasztalat?

Varga Szilárd