A dolgozatokat az alábbi címen várjuk 2006. március 27-ig. Az ennél később postára adott leveleket már nem tudjuk figyelembe venni a pontversenyben! Kérjük a formai követelmények (négyrét hajtás, felirat) figyelembe vételét!
KÖKÉL Feladatok haladóknak
ELTE Általános és Szervetlen Kémiai Tanszék
Budapest 112
Pf. 32
1518

A feladatsor az idei olimpia koreai szervezői által ajánlott felkészítő feladatokból állt össze.

H46. Rayleigh 1882-ben az elemi gázok sűrűségének pontos újramérésével akarta Prout hipotézisét ellenőrizni. 
a) Mi volt ez a hipotézis? Milyen adatokon alapult?
Tiszta nitrogént egy Ramsay által javasolt módszerrel próbált meg a levegőből előállítani az oxigén eltávolításával. A levegőt folyékony ammónián buborékoltatta át, majd vörösizzásban levő rézforgácsot tartalmazó csövön vezette át, ahol az oxigén elreagált az ammónia hidrogénjével. A felesleges ammóniát kénsavval távolította el, ami a vizet is megkötötte. A réz nagy felülete elősegítette a reakciót és indikátorként is szolgált. Ha felülete fényes maradt, akkor az ammóniás reakció rendben lejátszódott.
b) Mi az oxigén reakciójának az egyenlete? A levegő összetétele 78% nitrogén, 21 % oxigén és 1% argon. (Utóbbiról Rayleigh nem tudott, de az eredményekre hatással volt!) Milyen eredményt kapott Rayleigh a nitrogén molekuláris tömegére a fenti mérésből? Atomtömegek: N – 14,0067, Ar- 39,948.
c) Rayleigh egyszerűen csak az izzó rézforgácson átvezetve a levegőt is állított elő nitrogént. Mi volt a reakció egyenlete? Milyen eredményt adhatott a nitrogén molekulatömegére ez a sűrűségére ez a módszer?
d) A két mérés közti ellentmondást vizsgálva kipróbálta az ammóniás eljárást tiszta oxigénnel is. Milyen eredményt kapott így?
e) Izzó magnézium (a réznél reaktívabb) segítségével a nitrogént és oxigént is eltávolította a levegőből és egy addig ismeretlen gázt izolált. Mi volt ennek a levegőhöz viszonyított sűrűsége? Mennyi standard körülmények között egy 10 m élhosszúságú, kocka alakú szobát kitöltő argon tömege?

H47. A természetes gumi izoprén egységekből álló polimer. Ezek az egységek más természetes anyagok, például a terpének vázában is felismerhetőek, mégpedig többnyire úgynevezett fej-láb állásban kapcsolódnak össze. Ennek a ténynek a felismerése sokat segített a terpének szerkezetének és bioszintézisének megismerésében. 
a) Hol vannak az izoprén egységek a következő természetes terpenoidokban?

b) Néhány polikondenzációs, vagy ún. lépcsős polimerizációs reakciót mutat a következő vázlat. Mi a termékekben az ismétlődő részlet?

c) Úgy sejtik, hogy a természet is kisebb egységekből, mint amilyen a csillagközi térben is kimutatott HCN, NH3, H2O építkezett az adenin, guanin, citozin, és uracil keletkezése során. Melyik „monomerből” származtak a bázisok szén és nitrogén atomjai?

H48. Az AgCl és az AgBr oldhatósági szorzata 1,8·10–10, illetve 3,3·10–13.
a) Mi lesz a halogenidionok koncentrációja egy olyan oldatban, amit nagy mennyiségű szilárd AgCl-t vízhez adva kaptunk? Mi a helyzet az AgBr esetén?
b) Egyforma koncentrációjú (1,00·10–3 M) és térfogatú (100 ml) Ag+ és Cl– oldatot öntünk össze. Mi lesz a kloridionok egyensúlyi koncentrációja? Az összes klorid mekkora hányada lesz az oldatban? Mi a helyzet bromiddal végezve a kísérletet?
c) Nehéz a b) pont szerinti kísérletet pontosan reprodukálni és követni. Mi történik, ha az ezüstionok oldata 1,01-szer töményebb?
d) Lassan, folyamatos keverés közben 1,00·10–3 M Ag+ oldatot adunk 100 ml olyan oldathoz, amiben a kloridionok és a bromidionok koncentrációja is 1,00·10–3 M. Melyik ezüst-halid válik le először? Mi lesz a Br–, Cl– és Ag+ ionok megoszlási aránya a csapadék és az oldat között 100, 200 és 300 ml hozzáadása után?

H49. a) Mi lehet az átlagos távolság két oxigén molekula között 0°C-os levegőben (standard nyomáson)?
b) Az oxigén vízben való oldódására 1,3·10–3 mol/(dm3 atm) a Henry-törvény állandója. Mi lehet az átlagos távolság két oxigénmolekula között levegővel egyensúlyban levő vízben?
c) A hemoglobin moláris tömege kb. 67000 g/mol. 100 ml vérben a vörösvértestek hemoglobin tartalma átlagosan 15 g. Mi lenne az átlagos távolság két oxigénmolekula között az oxigénnel telített vérben. Egy hemoglobin molekula legfeljebb négy oxigént tud megkötni.
d) Hány darab és hányféle aminosav lehet egy hemoglobin molekulában? A becsléshez célszerű az aminosavak átlagos moláris tömegét használni.
e) A tripszin emésztőenzim a peptidkötéseket a lizin és az arginin karboxil-csoportjánál hasítja el. A hemoglobin teljes tripszines emésztése és a diszulfid-hidak felszakítása után átlagosan hány aminosav lesz a kapott peptidekben? Mi lesz a peptidek átlagos moláris tömege?

H49. Az Avogadro-szám a kémia alapvetően fontos állandója. A pontos meghatározása hosszú időt igényelt. Avogadro (1776 – 1856) maga nem azt az értéket ismerte, amit mi. Halálának idején a diffúzió- és viszkozitás-mérések alapján meghatározott érték 5·1022 körül volt. A 20. század elején jutottak csak a ma elfogadott 6,0221415·1023 mol–1 érték közelébe. Néhány mérési módszert jár körül ez a feladat.

Ha gravitációs erőtérben alakul ki a hőmérsékleti egyensúly, akkor egy m tömegű molekulát az exp(–E(h)/kBT) Boltzmann-tényezővel arányos valószínűséggel találunk h magasságban. Az E(h) az mgh helyzeti energia és kB a Boltzmann-állandó. A részecskék száma így az ún. barometrikus eloszlást követi:

Gömb alakú, 0,5 μm átmérőjű és 1,10 g/cm3 sűrűségű részecskéket szuszpendáltak vízben 20°C-on.
a) Mi a részecskék „effektív tömege” (a felhajtóerőt is tekintve)?
b) A részecskék függőleges eloszlását vizsgálva azt találták, hogy általában 6,40·10–3 cm-rel feljebb a részecskék száma (sűrűsége) 1/e-szeresére csökkent. Mi a Boltzmann-állandó és a belőle az egyetemes gázállandó segítségével kapható Avogadro-szám értéke a mérés alapján?
Az Avogadro-szám a kristályok szerkezetét felderítő röntgendiffrakciós eljárás segítségével is meghatározható. A NaCl sűrűsége 2,165 g/cm3. A kristályban a szomszédos Na+ és Cl– ionok távolsága 2,819·10–8 cm a diffrakciós kísérlet szerint. A kristály szerkezetét az ábra mutatja.
c) Mekkora az Avogradro-szám ezen mérés alapján?
d) Millikan 1,593·10–19 C-nak találta az elektromos töltés legkisebb egységét híres olajcseppekkel végzett kísérletében, 1913-ban. A Faraday-állandó 96496 C/mol. Milyen Avogadro-szám kapható ezekből az adatokból?
f) Réz elektródok között 0,5 M kénsavoldatot elektrolizálunk állandó, 0,601 A-es árammal, 1802 másodpercig. Az anód tömegcsökkenése 0,3554 g. A réz atomtömege 63,546 g/mol. Hány százalék a mérésből kiszámítható Avogadro-szám hibája? Érdemes lenne-e a fejlődő hidrogéngáz mennyiségéből számítani az Avogadro-számot?

HO-16. A világegyetemben leggyakrabban előforduló elem, a hidrogén a csillag- és galaxisközi térnek is az elsődleges összetevője. A galaxisok közti térben az anyag sűrűsége csupán 1 atom/m3 körül van. A hőmérséklet itt a kozmikus háttérsugárzásnak megfelelő érték, 2,7 K.
a)	Mi lesz egy hidrogénatom átlagos sebessége (8RT/πM)1/2 a galaxisközi térben? 
b)	Mekkora a hidrogénatom által egy másodperc alatt bejárt ütközési henger térfogata, ha egy atom átmérője 10–8 cm-nek vehető?
c)	Hány ütközésben vehet részt másodpercenként egy atom? Milyen időközönként találkozik két atom a galaxisközi térben? Mi a hidrogénatomok átlagos szabad úthossza – az ütközések között átlagosan megtett távolság?
A galaxisokon belül a csillagközti térben relatíve bőségesen van hidrogén, 1 atom / cm3. Itt a hőmérséklet 40 K-nek becsülhető.
d)	Mi a hidrogénatomok átlagos sebessége és átlagos szabad úthossza a csillagközti térben?

HO-17. 100 ml víz 440 ml standard állapotú H2S gázt tud oldani. Egy 0,010 M FeCl2 oldatot telítünk kén-hidrogénnel. A FeS oldhatósági szorzata 8,0·10–19. A H2S savi disszociációs állandói: 9,5·10–8, 1,3·10–14. 
a) Milyen elhanyagolásokat érdemes tenni, hogy a hidrogén- és vas-ionok koncentrációját kiszámítsuk? Növelni vagy csökkenteni kell a pH-t, hogy több csapadék váljon le? Hogy változtatja meg a Fe2+ koncentrációját a pH egységnyi növelése? 
b) Mekkora pH-ra kellene a kénhidrogénnel telített oldatot állítani, hogy a Fe2+ ion koncentrációja 1·10–8M legyen?
c) Ezt a pH-t ecetsav-acetát (Ks=1,8·10–5) pufferrel próbáljuk beállítani. A kiindulási oldatban az ecetsav koncentrációja 0,10 M. Mekkora legyen a nátrium-acetát kiindulási koncentrációja? Mi a puffer pH-ja a telítés előtt?