3. kārtas uzdevumi un atrisinājumi
TRANSCRIPT
1
WWW.BIOSAN.LV
5. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA” 3.KĀRTAS UZDEVUMI
Atrisināt tālāk dotos sešus uzdevumus un atbildes ierakstīt MS Word atbilžu datnē, ko kā pievienoto dokumentu līdz 13.03.2011. plkst. 24:00 nosūtīt uz e‐pasta adresi [email protected]. Vēlāk saņemtās atbildes netiks vērtētas. Datnes nosaukums jāizveido no vārda, uzvārda un klases, un skolas, piemēram, Jaanis_Beerzinsh_Rigas_61.vsk._9.klase (datnes nosaukumā neizmantot garumzīmes un mīkstinājuma zīmes; par datnes nenosaukšanu atbilstoši prasībām tiks piemērots 3 punktu sods).
Aktīvākie skolēni 2011. gada 19. martā tiks aicināti uz 4. kārtu, kas norisināsies LU Ķīmijas fakultātē un kuras noslēgumā skolēnus gaida balvas.
Par katru pareizi izrēķinātu uzdevumu ir iespējams nopelnīt 10 punktus. Punktus skaita par katru pareizu starprezultātu. Katrai klašu grupai pēdējā uzdevuma otrā puse ir apzīmēta kā cietais rieksts – papildus grūtības jautājumi, kuru atbildēšanai pašiem nepieciešams studēt literatūru. Par šo daļu papildus var saņemt 10 punktus. Tātad kārtā kopā iespējams saņemt 6·10+10 = 70 punktus. Šai kārtā papildus piedāvājam risināt arī 7. uzdevumu, kas pamatā domāts 12. klasei, bet to var pildīt arī citu klašu skolēni! Ja pildāt šo uzdevumu, obligāti norādiet to atbilžu lapā!
Reakciju vienādojumu rakstīšanai var lietot parastos augšējos un apakšējos indeksus, kā arī Word Objektu Microsoft Equation 3.0. Organisko reakciju rakstīšanai ar struktūrformulām var lietot programmas ChemSketch vai MDL ISIS Draw 2.5. Tās iespējams atrast internetā un pēc lūguma nosūtīsim tās Jums uz Jūsu e‐pastu. Struktūrformulas var rakstīt arī ar roku un tās ieskenēt.
Viesiem attēliem un uzdevumu nosaukumiem ir tikai ilustratīvs raksturs, ja nav norādīts savādāk!
Uzdevumus 3. kārtai sastādījuši un panākumus uzdevumu risināšanā vēl ķīmijas studenti:
Agris Bērziņš1
Kristīne Krūkle‐Bērziņa1 Laura Avena2 Edgars Skarbulis3 Eduards Baķis4 Roberts Bluķis5
1LU Ķīmijas fakultāte, 2. kursa maģistranti 2Macalester College, 1. kursa studente 3LU Ķīmijas fakultāte, 3. kursa students 4LU Ķīmijas fakultāte, 2. kursa students 5Kembridžas Universitāte, 1. kursa students
2
8.-9.klases uzdevumi
1. uzdevums Fotomīkla
1. 6.
2. 7.
3. 8.
4. 9.
5. 10.
Uzrakstīt ķīmiskos elementu, kas dots attēlā!
3
2. uzdevums Vielas zilā krāsā
Savienojumi A, B un C ir cietas vielas zilā krāsā. A pie spiediena 1 atmosfēra ir debeszila cieta viela, tā ir magnetizējama un zemās temperatūrās tai piemīt supravadītspēja. Ja spiedienu palielina līdz 10 GPa, tad savienojums maina krāsu uz sarkanu. Ja zilo vielu A silda, sākumā tā izkūst, veidojot gaiši zilu paramagnētisku šķīdumu. Ja temperatūru paaugstina vēl vairāk, veidojas bezkrāsaina gāze bez smaržas. B ir spilgti zila cieta viela, kas sildot maina krāsu uz pelēcīgi baltu. Šai procesā vielas masa samazinās. Ja sildīšanu turpina, paaugstinot temperatūru, rodas melna viela. Sildīšanu var turpināt, un, ja temperatūra pārsniedz 1000 oC, rodas sarkana viela, bet ja temperatūra pārsniedz 1800 oC, no sarkanās vielas rodas sarkani oranža viela. Visos trijos pēdējos procesos cietās vielas masa pakāpeniski samazinās. Savienojums C ir zila viela, kas tiek iegūta no kāda metāla joniem un no kompleksa jona, kas satur šo pašu metālu. Lai gan ir divi reaģentu pāri, kā iegūt šo zilo savienojumu, un atkarībā no iegūšanas metodes tam ir nedaudz atšķirīga krāsa, ir pierādīts, ka abos gadījumos iegūts viens un tas pats savienojumus.
1. Uzrakstīt vienu A, B un C formulas un nosaukumus! 2. Uzrakstīt vienādojumus visiem aprakstītajiem (ķīmiskajiem un fizikālajiem) procesiem!
3. uzdevums Hlora pārvērtības
Cl2 BrCl
PCl3
HCl
NaI
H2O2
konc.HCl
Cl2, p O2, 60 oC
KCl
NaOHNaBrO3 +...+...+...
H2O1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9. 10.
Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus!
4. uzdevums 3 dažādas izvēles
KI HI
A
A B
1.2. 3.
4.
5.6.
Zināms, ka A ir vienkārša viela, bet B ir binārs savienojums, kur elementu masas attiecība ir 1:1,848.
4
1. Atšifrēt vielas A un B! 2. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus!
5. uzdevums Lāzeru ķīmija
Cietos lāzerus parasti pamatā izgatavo no sintētiska minerāla, kas sastāv no trim elementiem daudzumattiecībās 1,977:1:1,423. Pirms šo minerālu sāka lietot šai tehnoloģijas nozarē, to izmantoja par mākslīgo dārgakmeni.
1. Kādi elementi ietilpst minerāla sastāvā? 2. Kāda ir minerāla formula?
Pats minerāls bez piejaukumiem jeb dopantiem nav lietojams lāzeru izgatavošanā, bet ja tam piejauc dažus procentus kāda cita metāla, iegūst materiālus, no kuriem ražo lāzerus. Šādi metāli, ko pievieno lāzeriem, ir visai daudz, un no tā, kuru metālu pievieno, stipri mainās lāzera īpašības. Šai gadījumā minerālam piejauc metālu X. Šis metāls ir ar spilgtā sudraba krāsā, tas ir tik mīksts, ka to var griezt ar nazi. Metāls gaisā lēnām apsūbē, bet paaugstinātā temperatūrā viegli aizdegas, veidojot baltu, vāji higroskopisku pulverveida vielu. Metālam plaši pazīstama tikai viena oksidēšanās pakāpe. Metāls reaģē gan ar siltu, gan aukstu ūdeni, veidojot hidroksīdu. Temperatūrās virs 200 oC metāls reaģē ar visiem halogēniem, veidojot zaļu fluorīdu, baltu hlorīdu un bromīdu un zaļu jodīdu. Tāpat tas 600 oC temperatūrā reaģē ar sēru, veidojot dzeltenu sulfīdu. Metāls viegli šķīst sērskābē, veidojot dzeltenu šķīdumu. Zināms, ka metāla sulfīda un hidroksīda molmasu attiecība ir 1,97260 (molmasas izmantot ar diviem cipariem aiz komata!).
3. Kas ir metāls X? 4. Uzrakstīt visu aprakstīto ķīmisko reakciju vienādojumus! 5. Aprēķināt metāla masas daļu materiālā, ja tā atomu daudzums ir 1% no kopējā atomu
skaita! 6. Kādiem mērķiem specifiski izmanto tieši lāzerus ar šo metālu?
6. uzdevums Karbonātu krāsas maiņa
kalcīts C B
5
Elements A veido karbonātu, kas, ja to iegūst sintētiski, parasti ir brūnā krāsā. Elementam A šai karbonātā ir stabilākā oksidēšanās pakāpe +2. Dabā šis karbonāts atrodas spilgti sarkana minerāla B veidā. Tomēr šis minerāls nav ļoti plaši sastopams, jo bieži tas veido jaukto karbonātu C ar kalcija karbonātu AxCa1‐xCO3. Šis minerāls ir rozā krāsā. Kādā ģeoloģijas muzejā glabājās minerāls C, taču laika gaitā bija pazudusi tā sastāvu raksturojošā informācija, bija palicis tikai uzraksts ...0%, kas norāda uz faktu, ka minerāls satur veselu desmitu procentus elementa A (tas norāda uz to, ka minerāls satur 10%, 20%, ... vai 90% elementa A, līdz ar to tā formula ir A0,1Ca0,9CO3, A0,2Ca0,8CO3 ... vai A0,9Ca0,1CO3, attiecīgi). Lai noskaidrotu minerāla sastāvu, zinātnieks paņēma 10,00 g minerāla un to izšķīdināja sālsskābē. Noteica, ka izdalās gāze, kuras tilpums ir 2,1182 L, kad spiediens ir 110,00 kPa un temperatūra 293,00 K.
1. Noteikt elementu A! Aprēķinos lietot molmasas ar diviem cipariem aiz komata! 2. Kādas ir minerālu B un C vispārīgās formulas? 3. Kāda ir muzejā esošā minerāla precīza (aprēķinātā) formula? 4. Atrodiet vispārīgu matemātisku izteiksmi, kā mainītos izdalītās gāzes tilpums
standartapstākļos (T = 298,15 K, p = 100,00 kPa; tie nav normālie apstākļi!), mainoties elementa A saturam! Vienīgajam mainīgajam vienādojumā jābūt x!
5. Uzzīmējiet grafiku, kas attēlo Jūsu vienādojumu, x mainoties no 0,01 līdz 1,00!
Cietais rieksts
Šāda sastāva mainība minerālam C tiek nodrošināta, jo savienojums B veido cieto šķīdumu ar kalcija karbonātu, kur A daudzums var mainīties attiecībās no 0(kalcīts) līdz 1(B), pa vidu pastāvot cietajam šķīdumam C.
6. Kādi ir nosacījumi, lai divi minerāli varētu veidot savstarpējo cieto šķīdumu? Cietajā šķīdumā elementu daudzumattiecības var aprēķināt, uzņemot rentgendifraktogrammas abiem tīriem savienojumiem un arī pašam cietajam šķīdumam. Cietajam šķīdumam spēkā ir Vegarda likumība – vielas režģa parametra (a vai c) izmaiņas ir tieši proporcionālas klāt nākošā elementa koncentrācijai:
a(AxCa1‐xCO3) = x∙a(ACO3) + (1‐x)∙a(CaCO3) Tātad, ja mēs zinām a parametrus tīrām vielām un cietajam šķīdumam, ir iespējams aprēķināt lielumu x. Kalcija karbonāts kristalizējas heksagonālās singonijas veidā, tālab tā refleksu pozīciju d ar režģa parametriem saista šāds vienādojums:
2
2
2
22
2 3
41
c
l
a
kkhh
d
Uz difraktogrammas refleksa pozīcija parādās lieluma 2 veidā, no kura d aprēķina kā:
6
2
2sin2
d
(2 ir lielums, ko Jūs nolasāt no ass, tālab divniekus nedrīkst saīsināt!); λ = 1,54180 Å.
Tālāk dotas difraktogrammas, kur sarkanā krāsā parādīts kalcīts, tumši zaļā minerāls B, gaiši
zaļā savienojums C1, zilā savienojums C2, bet rozā savienojums C3! Tālāk dotas
difraktogrammas, kur uzdota viena refleksu mainība šiem savienojumiem, kur refleksam h = 1,
k =1, l = 0.
7. Nosakiet katra refleksa pozīciju 2 un d skalā!
8. Aprēķiniet tīra kalcīta un savienojuma B režģa parametru a!
9. Aprēķiniet minerālu C1, C2 un C3 režģa parametru a!
10. Pēc iegūtajām vērtībām aprēķiniet minerālu C1, C2 un C3 x vērtības!
h = 1, k =1, l = 0
0
100
200
300
400
500
600
35.9 36 37
7
10.-11. klases uzdevumi
1. uzdevums Fotomīkla
1.
2. 3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Tabulā dotas liesmu krāsas astoņiem elementiem, kuru identificēšanai bieži izmanto šādus
novērojumus., Tāpat dota arī borskābes metilestera liesma un amonjaka un skābekļa
maisījuma liesma.
Katrai no liesmām identificējiet liesmu veidojošo elementu vai savienojumu! Ja atbilde nav
viennozīmīga, norādiet iespējamās alternatīvas!
8
2. uzdevums Vara pārvērtības
Cu2SO4 Cu CuSO4 Cu(OH)2
mitrs gaiss
b.u. H2SO4, 200oC k. H2SO4atsk NH3 (auksts)
atsk NH3 (karsts)
Cu2SO4(OH)2konc. NH3
YNaOH
H2SO4
[Cu(NH3)5]SO4
NH3(g)NaHCO3
X
konc. KCN
konc. NH3
konc. NH4Cl
CO2, 150oC, p
t, o
HCl, O2konc. HNO3
atsk. HNO3H2O,CO2,O2
4.
1. 2. 3.5.
6.
7.
8.
9.
10.11. 12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
1. Identificējiet savienojumus X un Y!
2. Uzrakstiet visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus!
3. uzdevums Cieto savienojumu ķīmija
A ir pelēks, trausls elements ar metālisku spīdumu. Tas ir plaši izplatīts zemes garozā un, ja to karsē ar oglekli 1300 oC temperatūrā, tas veido savienojumu B, kas ir gandrīz tik pat ciets kā dimants, ir ļoti grūti kūstošs un to plaši izmanto abrazīvo izstrādājumu ražošanā. Ja B karsē virs kušanas temperatūras, tas sadalās. Apstrādājot B ar koncentrētu slāpekļskābi, veidojas uz zemes ļoti plaši izplatīts savienojums C un divas gāzes. Cita C iegūšanas metode ir B karsēšana 1300 oC temperatūrā kopā ar ūdens tvaiku. Ja elementu A karsē slāpeklī 1500 oC temperatūrā, veidojas cits ļoti ciets un izturīgs augsttemperatūras materiāls D, kam ir ļoti liela izturība pret plaisu veidošanos. D var iegūt arī karsējot B ar slāpekli 1400 oC temperatūrā. Tāpat D iegūst, karsējot savienojumu C ar oglekli un slāpekli 1200 oC temperatūrā. Ja A apstrādā ar hlorūdeņradi, veidojas savienojums E, kuru karsējot, izveidojas gāze F. F karsējot kopā ar amonjaku, iegūst savienojumu D.
1. Atšifrēt vielas A – F! 2. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus!
9
4. uzdevums Gumijas stiepšanas uzdevums
Lai labāk izprastu šo uzdevumu būs nepieciešama visparastākā kancelejas gumija. Paņem gumiju rokās, ātri izstiep un pieliec pie augšlūpas, jo tā ir visvieglāk sajust temperatūras izmaiņas.
1. Vai process ir eksotermisks vai endotermisks? Vai entalpijas izmaiņa (H) šim procesam ir pozitīva, negatīva vai vienāda ar 0?
2. Vai Gibsa enerģija (G )šim procesam ir pozitīva, negatīva vai vienāda ar 0? Paskaidro!
3. Vai entropija (S) šim procesam ir pozitīva, negatīva vai vienāda ar 0? Paskaidro! 4. Šādā pati kancelejas gumija tiek piestiprināta pie statīva un tajā tiek iekārts atsvars. Ja ar
fēnu gumija tiks pasildīta, vai gumija izstiepsies un atsvars nolaidīsies zemāk, gumija sarausies un atsvars pacelsies vai arī atsvars savu atrašanās vietu nemainīs? Paskaidro!
5. uzdevums Visu oksīdu pavēlnieks
Elementam X ir zināni pieci oksīdi A, B, C, D un E (doti oksidēšanās pakāpes pieaugšanas secībā). Ir zināms, ka B ir šī elementa jauktais oksīds, kurā tas eksistē divās oksidēšanās pakāpēs, tādās pat kā oksīdos A un C, pietam oksīda B formula ir summa no oksīdiem A un C. Oksīdā B elementa X masas daļa ir 72,03%. Zināms, ka elements ietilpst kādā no pirmajiem pieciem periodiem.
1. Aprēķināt, kas ir elements X! 2. Dot oksīdu A – E formulas un elementa oksidēšanās pakāpi
tajās! 3. Uzrakstīt ķīmisko reakciju vienādojumus katra oksīda
iegūšanai! 4. No kuriem oksīdiem tieši (ar vienu ķīmisko reakciju) var iegūt elementu X? Uzrakstīt
ķīmisko reakciju vienādojumus! 5. Uzrakstīt oksīdu A, C un D reakciju vienādojumus ar koncentrētu sālsskābi! 6. Izskaidrot faktu, kādēļ E šķīst tetrahlorogleklī un kūst 6 oC temperatūrā, kamēr pārējie
oksīdi nav šķīstoši līdzīgos šķīdinātājos un to kušanas temperatūras ir virs 500 oC! 7. Kurš(i) oksīds(i) var disproporcionēties? Uzrakstīt ķīmisko reakciju vienādojumus! 8. Kuram(iem) elementam(iem) vēl ir zināmi šādi jauktie oksīdi? Dot oksīda(u) formulu(
as)!
10
6. uzdevums Fāžu pāreju uzdevums
Students veica eksperimentus, sajaucot ūdeni dažādās temperatūrās un sagaidot,līdz sistēmā iestājas līdzsvars.
1. Aprēķināt, kāda būs pēc eksperimenta iegūtā ūdens temperatūra, kad kopā salies 250 mL ūdeni ar temperatūru 10,0 oC un 500 mL ūdeni ar temperatūru 40,0 oC.
2. Aprēķināt, kāda būs pēc eksperimeta iegūtā ūdens temperatūra, ja 500 mL ūdens ar temperatūru 20 oC iemetīs 50 g ledus ar temperatūru 10 oC.
3. Kādā traukā būtu jāveic šādi eksperimenti? Kādi fizikāli lielumi un procesi vēl būtu jāņem vērā aprēķinos?
Cp(ūd) = 4,1813 J·g‐1·K‐1, Cp(led) = 2,11 J·g‐1·K‐1, Ckuš,ūd = 333,55 J·g‐1. Students, lai eksperimentāli noteiktu ūdens siltumkapacitāti, ledus siltumkapacitāti un ūdens īpatnējo kušanas siltumu, veica trīs eksperimentus, iegūstot šādus rezultātus:
m(led), g t(led), oC m(ūd), g t(ūd), oCt(beigu),
oC 1 5 ‐10 100 20 15,13 2 10 ‐10 120 20 12,13 3 15 ‐10 150 20 10,70
4. Aprēķināt ūdens siltumkapacitāti, ledus siltumkapacitāti un ūdens īpatnējo kušanas siltumu!
5. Aprēķināt katra lieluma relatīvo kļūdu. Attēlā dota sēra fāzu diagramma, kas parāda stāvokļus, kādos eksistē sērs dažādās temperatūrās un spiedienos.
6. Cik un kādās formās sērs var eksistēt:
a. 3·106 atm; b. 1·105 atm; c. 10 atm;
11
d. 1500 atm? 7. Cik trīskāršie punkti ir šai fāžu diagrammā? Atr ko īpaši ir trīskāršīe punkti? 8. Kādā temperatūru intervālā 1 atm spiedienā termodinamiski stabilākā forma ir
monoklīnais sērs? 9. Kādēļ šai fāžu diagrammā neparādās citas sēra alotropās formas?
Cietais rieksts
Zemāk dota „krust-formulu” mīkla – shēma, kurā ar burtiem apzīmētas vielu formulas un šo vielu savstarpējās pārvērtības bultiņu norādītajā virzienā. Tas nozīmē, ja, piemēram, bultiņa vērsta virzienā pa kreisi „←”, tad vienādojuma sākums jeb kreisā puse attēlota pa labi no šīs bultiņas. Tāpat līdzīgi ar augšup un lejup vērstajām bultiņām. Vieni un tie paši savienojumi iesaistīti pārvērtībās vairākkārt.
„Mezgls” ķīmiķu gaumē
Lai pavērtu ceļu tālākajiem meklējumiem, nav aizklātas metāna, litija hlorīda un alumīnija hlorīda formulas, tāpat zināms, ka vielas rūtiņās zilā krāsā satur fluoru, bet vielas rūtiņās rozā krāsā satur dzelzi. Tāpat dots, ka savienojums N cietā un šķidrā agregātstāvoklī ir zilā krāsā, bet gāzveida agregātstāvoklī bezkrāsains.
1) Atšifrējiet vielu formulas A – Z! 2) Uzrakstiet attēlotajām pārvērtībām ķīmisko reakciju vienādojumus, īsi norādot konkrētās reakcijas apstākļus! Vienādojumi shēmā ir savā starpā nesaistīti - koeficientiem katrā vienādojumā, nav obligāti jāatbilst citā virzienā vērstas reakcijas koeficientiem pie šīs pašas vielas formulas.
A J
+ ↑
B + C → D E + F + G → H + I
↑ + + ↓ +
B + K → CH4 L + M → G + C + N
+ ↑ ↑ +
C + O ← N + P Q + K → R + CH4 S
+ + + ↓ ↑
T ← I + U V + W → X
↓ +
Y + Z → AlCl3 + K + LiCl
12
3) Kā vispārīgi dēvē tādas reakcijas kā X S ? 4) Zināms, ka reakcijā C + I J iegūtajam savienojumam J līdzīgi savienojumi rodas arī no dažām cēlgāzēm. Kā sauc šāda tipa savienojumus kā J? 5) Kāda tipa savienojums pēc uzbūves ir P? Kādas ir P galvenās fizikālās īpašības? Nosakiet elementu oksidēšanas pakāpes savienojumā P! 6) Kā var sintezēt savienojumu Q? Uzrakstiet reakcijas vienādojumu! 7) Kādēļ savienojumu L nevar iegūt līdzīgi tam, kā laboratorijā iegūst savienojumu V? 8) Kas rodas, ja reaģē T un U? Uzrakstiet reakcijas vienādojumu!
13
12. klases uzdevumi
1. uzdevums Fotomīkla
A Fenolsarkanais
F Fenolftaleīns 1. 6.
B Timolzilais G Bromtimolzilais 2. 7.
C Metilvioletais H Lakmuss 3. 8.
D Kango
sarkanais I Bromkrezolvioletais 4. 9.
14
E Metiloranžs 5.
10.
1. Atrast katram indikatoram atbilstošo(ās) bildi(es)! (Katram indikatoram, izņemot vienu, atbilst viena bilde!) 2. Dot kara indikatora protonētās (skābes) formas struktūrformulu! 3. Kādēļ mainās indikatora krāsa? 4. Kādā krāsā ir fenolftaleīns ļoti skābā (pH = 0) un ļoti bāziskā (pH > 12) vidē?
2. uzdevums Fotomīkla
Savienojums A no ūdens šķīduma bieži kristalizējas oranža tetrahidrāta B veidā. Sildot B hlora plūsmā, to izdodas dehidratēt par A. Ja B silda SOCl2 plūsmā, savienojums A dehidratējas un sadalās par C un sālsskābi. Ja C apstrādā ar ūdeņraža peroksīdu, izdodas iegūt koloidālu metāla D šķīdumu, kas atkarībā no daļiņu lieluma var būt sarkanā vai dzeltenā krāsā. C apstrādājot ar koncentrētu sālsskābi, iegūst A, bet ja C karsē, rodas savienojums E. Cita metode E iegūšanai ir A karsēšana paaugstinātā temperatūrā. Ar A var veikt arī daudz citas reakcijas. Tā, piemēram, apstrādājot A ar karstu nātrija sārmu, rodas oksīds F, apstrādājot A ar sēra (IV) oksīdu un ūdeni, rodas G, kas ir līdzīgs savienojumam A. Ja A apstrādā ar koncentrētu amonjaka šķīdumu, rodas H. Apstrādājot A ar kālija jodīdu, rodas divi ūdenī nešķīstoši savienojumi I un J, bet, apstrādājot A ar cēzija hlorīdu, rodas nešķīstoša viela K. Ja A apstrādā ar sērūdeņradi, izgulsnējas metāls D. Metālu D var izšķīdināt karaļūdenī, selēnskābē un kālija cianīdā. Ja šķīdināšanu veic kālija cianīdā, veidojas L, kuru apstrādājot ar koncentrētu sālsskābi, izdodas izgulsnēt dzeltenu vielu M. Ja L apstrādā ar sērūdeņradi un atšķaidītu sālsskābi, izgulsnējas savienojums N.
1. Atšifrēt vielas A – N! 2. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus!
15
3. uzdevums Benzola ķīmija
Dota šāda pārvērtību shēma: Cl OH
ClCOOH
CO2 + H2O
1. 2. 3. 4.
5. 6. 7.
8.
1. Uzrakstīt reaģentus ar pareiziem koeficientiem un apstākļus, ko lietosit šādu pārvērtību realizēšanai! 2. Salīdzināt 1. un 5. reakcijas mehānismu (uzrakstot un klasificējot)! 3. Pēc kāda mehānisma notiek 2., 3. un 6. reakcija (klasificējot)?
Benzols ir ļoti svarīgs reaģents industriālajā ķīmijā. Aptuveni 15% benzola tiek lietoti cikloheksāna ražošanā. Šo pārvērtību veic, apstrādājot benzolu ar ūdeņradi katalizatora klātienē.
4. Uzzīmējiet divas atšķirīgas, bet pareizas mūsdienās lietotas benzola grafiskās formulas (rezonanses formas tiek uzskatītas par vienu grafisku formulu)! 5. Uzzīmējiet vismaz divas vēsturiskas benzola struktūras, ko piedāvāja vairāki zinātnieki 19. gadsimtā. 6. Viena reakcija, kas benzolam ir tāda pati, kā alkēniem, ir benzola katalītiska hidrogenēšana. Uzrakstiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu benzola katalītiskai hidrogenēšanai un dodiet vienu katalizatoru, ko izmanto šai reakcijā!
Viens no iespējamajiem katalizatoriem (tas nereaģē ar atšķaidītu sērskābi, bet reaģē ar elementu („vienkāršu elementu”) X, kas arī reaģē ar zeltu, sudrabu un varu, un kurš nekad nav ticis lietots kā ķīmiskais ierocis).
7. Identificējiet elementu X un uzrakstiet tā ķīmisko reakciju vienādojumus ar zeltu, sudrabu un varu! 8. Kādēļ elements X nekad nav izmantots kā ķīmiskais ierocis? 9. Uzrakstiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu, kur elements X reaģē ar cikloheksānu, kur X ir ņemts pārākumā.
Reakciju mehānismu klasifikācija gan šim uzdevumam, gan citiem uzdevumiem citām reizēm:
Radikāļu Aizvietošanās Atšķelšana Pievienošanās
Var dalīt sīkāk, bet to
nevajag Elektrofīlā
Nukleofīlā
Elektrofīlā
Nukleofīlā
Elektrofīlā
Nukleofīlā
16
4. uzdevums Ķīmiskās kinētikas burvība
Ķīmisko reakciju kinētiku parasti apraksta ar reakcijas molekularitāti (molekulu skaitu, starp kurām notiek sadursme vienā elementāraktā) un reakcijas pakāpi (koeficients, kas apraksta katra reaģenta ieguldījumu kinētiskajā vienādojumā). Ja aplūkojam divas reakcijas (1) un (2):
A B + C (1) D + 2E F + G. (2)
Tad pirmā reakcija ir monomolekulāra (ja reakcija nav salikta), bet otrā varētu būt trimolekulāra, lai gan šāda iespēja ir visai maza, un, lai to noteiktu, jāzin, vai reakcija sastāv tikai no viena vai vairākiem elementāraktiem. Ja teorētiski rakstām šo reakciju ātruma vienādojumus kā
V = k[A] (1) V = k[D][E] (2a) V = k[E]2 (2b)
Tad reakcija (1) ir pirmās pakāpes reakcija (A koncentrācija ir pirmajā pakāpē), bet 2 reakcija a gadījumā ir pirmās pakāpes pēc D, pirmās pakāpes pēc E (kopā otrās pakāpes), bet gadījumā b tā ir nulltās pakāpes pēc D un otrās pakāpes pēc E (kopā otrās pakāpes). Reakcijas pakāpi var noteikt, linearizējot reakcijas izejvielas koncentrāciju atkarībā no laika. Pirmās pakāpes reakcijām šie punkti būs lineāri koordinātēs ln(c) – laiks; otrās pakāpes reakcijām koordinātēs 1/c – laiks, bet trešās pakāpes reakcijām koordinātēs 1/c2 – laiks. Atliekot punktus koordinātēs, kur tās dod taisni, nosaka gan reakcijas pakāpi, gan reakcijas ātruma konstanti k, kas kas ir vienāda ar iegūtās taisnes virziena koeficientu (izņemot trešās pakāpes reakcijām, kur ātruma konstante ir taisnes virziena koeficients dalīts ar 2). Reakcijas ātruma izmaiņas atkarību no temperatūras vienkāršoti apraksta ar temperatūras
koeficientu γ, kas iekļaujas šādā vienādojumā: 1012
1
2
TT
T
T
k
k
Kur k – reakcijas ātruma konstante, T2 – augstākā temperatūra, bet T1 – zemākā temperatūra. Uzdevumā aplūkosim slāpekļa (IV) oksīda reducēšanu:
NO2 + CO NO + CO2 Kas patiesībā notiek kā divu reakciju elementārakts:
1. solis: NO2 + NO2 NO3 + NO (lēni) 2. solis: NO3 + CO NO2 + CO2 (ātri)
Novēro, ka CO koncentrācija neietekmē reakcijas ātrumu, to ietekmē tikai NO2 koncentrācija. Divās dažādās temperatūrās iegūs šādu NO2 koncentrācijas atkarību no reakcijas laika:
Laiks, min
C, mol/L (100 oC)
C, mol/L (120 oC)
0 1,000 1,000 10 0,892 0,557 20 0,805 0,389 40 0,674 0,243 60 0,579 0,178 100 0,453 0,115 150 0,356 0,0804 200 0,293 0,0617
17
1. Kāda ir katra reakcijas soļa molekularitāte? 2. Kāda ir reakcijas pakāpe pēc oglekļa (I) oksīda? 3. No izmantotajiem datiem noteikt reakcijas pakāpi pēc slāpekļa (IV) oksīda! Uzzīmēt
linearizētos garfikus! 4. Uzrakstīt reakcijas ātruma vienādojumu (tādu kā piem. 2a vai 2b)! 5. Noteikt reakcijas ātruma konstanti abās temperatūrās! 6. Noteikt reakcijas temperatūras koeficientu!
5. uzdevums Bioloģiski aktīvo savienojumu ķīmija
Savienojums D ir kāda organismā esoša aktīva viela. D ārpus organisma var iegūt, to sintezējot pēc šādas shēmas:
OH
H2O2A1
C6H6O2
Cl
O
Cl
B1
C8H7O3ClAlCl3
C
H2NCH3
C9H11O3N
[H]
[H]
C9H13O3N
D
Ir zināms, ka A1 eksistē arī divi citi izomēri – A2 un A3. A2 veidošanās ir mazāk iespējama, bet A3 veidošanās tikpat iespējama kā A1 veidošanās. Ir zināms, ka izomērā A1 abi skābekļa atomi ir telpiski tuvāk viens otram kā A2 un A3 molekulās. Otrajā reakcijā reaģē tikai aktīvākā 2‐hloracetilhlorīda molekulas vieta, arī šajā reakcijā var rasties divi izomēri: B1 un B2. B1 molekulā jaunais aizvietotājs novietojas telpiski tālāk no jau esošajiem aizvietotājiem. Trešā reakcija notiek tikai attiecībā 1:1.
1. Uzzīmēt savienojumu A1, A2, A3, B1, B2, C un D struktūrformulas. 2. Pēc IUPAC nomenklatūras nosaukt savienojumus A1, A2, A3, B1 un B2. 3. Uzrakstīt mehānismu reakcijai B1 C. 4. Kādi blakusprodukti varētu veidoties reakcijā B1 C? 5. Vai D ir optiski aktīvs? Kas to nosaka? 6. Ko varētu izmantot kā reducētāju reakcijā C D. 7. Kas ir savienojums D? Kāda ir tā funkcija organismā?
18
6. uzdevums Nejaukie maisījumi
Laboratorijai bija jāanalizē trīs karbonātu – kalcija karbonāta, magnija
karbonāta un stroncija karbonāta – maisījums. Analīzēm ņēma 10,00 g šo
trīs karbonātu maisījumu un tam pievienoja sālsskābi. Noteica, ka izdalās
2,219 L gāzes (n.a., gāzes šķīdību neievērot!). Tad atkal ņēma 10,00 g
identiska maisījuma, pievienoja oglekli pārākumā un karsēja līdz 800 oC
temperatūrai. Šai procesā izdalās gāze, kuras tilpums 800 oC temperatūrā
un 150 kPa spiedienā ir 9,669 L. (Ņemiet vērā savienojumu termisko stabilitāti un reaģētspēju!!!)
Aprēķināt karbonātu maisījuma sastāvu masas daļās! Aprēķinos lietojiet molmasas ar diviem
cipariem aiz komata!
Cietais rieksts
Laboratorijai tika piegādāts paraugs, kas satur kalciju, tā oksīdu, stronciju un tā oksīdu. Analīzei
ņēma 10,0 g parauga un apstrādāja ar sālsskābes pārākumu. Šai procesā izdalās 3,68 L gāzes
(n.a.), bet kad reakcijas produktus iztvaicē līdz sausam atlikumam, pāri paliek 22,92 g sāļu. Ar
elementanalīzi nosaka, ka galā iegūtajā sāļu maisījumā n(Ca)/n(Sr) = 3,188.
Aprēķināt sākotnējā maisījuma sastāvu masas daļās!
Lai gan ir iespējams sastādīt četru vienādojumu sistēmu, uzdevuma autoriem to klasiski neizdevās atrisināt, jo vienmēr iegūtais galarezultāts bija izteiksme, kur abās pusēs ir vienādi lielumi. Tālab mēs piedāvājam šo uzdevumu risināt datorprogrammā ar pievienojumprogrammas (Add‐Inn) Solver palīdzību. Šāda funkcija nav standarta Ms Excel pogu sadaļā, taču to var pievienot:
Excel 2003 – Tools – Add‐Ins. Logā, kas parādas, ieliek ķeksīti pie „Solver Add‐in” un spiež OK. Poga parādās zem sadaļas Tools – Solver.
Excel 2007/2010 – Labā peles poga uz neitrālas vietas augšā rīkjoslā „Customize the Ribbon”vai „Customize Quick Access Toolbar”, tad kreisajā pusē izvēlas „Add‐Ins”, apakšā pie „Manage” izvēlas „Excel Add‐Ins”, nospiež Go. Logā, kas parādas, ieliek ķeksīti pie „Solver Add‐in” un spiež OK. Poga parādās zem sadaļas Data labajā pusē kā Solver.
Dažreiz programma prasa MS Office instalācijas disku. Šādā gadījumā prasiet palīdzību informātikas skolotājam.
Visas darbības veic aprēķinu programmā. Uzdevumu risina tādā veidā, ka katram savienojumam ņem brīvi izvēlētu masu un, pamatojoties uz šo masu, aprēķina, kāds Jūsu gadījumā būtu izdalītais gāzes tilpums, pāri palikušo sāļu masa un kalcija/stroncija attiecība (pēdējo aprēķina lauciņā A). Tad ievadam uzdevumā dotos nosacījumus un lielumiem izdalītais gāzes tilpums, pāri palikušo sāļu masa un kopējā izejas savienojumu masa aprēķina starpības kvadrātu (aprēķina starpību starp uzdevumā doto un Jūsu atrasto lielumu un to kāpina kvadrātā). Tad visus šos trīs starpību kvadrātus sasummē lauciņā B.
Tālāk atver programmu Solver un aizpilda šādus logus: „Set Objective” ir šūna B; To: Value of 0; By changing variable cells: Iezīmē visas četras šūnas kur ir Jūsu ievadītās vielu masas. Vēl nepieciešams laukā „Subject to the constraints”: ar Add pievienot nosacījumu, ka A = uzdevumā dotā kalcija/stroncija attiecība. Tad spiež OK, tad Solve un logā solver results ieliek ķeksi pie keep solver solution un spiež OK.
19
Pēc šādām darbībām parādīsies masas, kas izpildīs uzdevuma nosacījumus. Pārbaudiet, vai visi uzdevuma nosacījumi tiešām ir izpildīti.
7. uzdevums Kafija – vides piesārņotājs!
Viena cilvēka vidējais kofeīna (sk. attēlu) patēriņš ir apmēram 50‐70 mg dienā. Līdz ar to nav pārsteigums, ka kofeīns ir sastopams gan notekūdeņos, gan virszemes ūdeņos un gruntsūdeņos visā pasaulē. Tā ietekme uz apkārtējo vidi nav pilnīgi skaidri zināma, taču ir svarīgi noteikt un kontrolēt tā daudzumu ūdeņos monitoringa nolūkos. Jūsu uzdevums ir ieteikt analīzes metodi kofeīna daudzuma noteikšanai ūdenī koncentrāciju intervālā 0,1‐10 μg kofeīna litrā ūdens.
1. Salīdziniet, iesakiet un pamatojot izvēlieties, jūsuprāt, labāko metodi a) parauga ievākšanai un uzglabāšanai, b) parauga apstrādei, c) vielu atdalīšanai, d) vielu identificēšanai, e) vielas kvantificēšanai!
2. Norādiet nepieciešamo aparatūru un reaģentus! 3. Aprēķiniet, kāds sākotnējais tilpums ūdens parauga vajadzīgs, lai veiktu analīzi pēc
ieteiktās metodes! 4. Kurā posmā no parauga ievākšanas līdz vielas daudzuma noteikšanai pēc ieteiktās
metodes varētu rasties vislielākā kļūda?
N
NN
N
CH3
CH3
CH3
O
O
1
WWW.BIOSAN.LV
5. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA” 3.KĀRTAS ATBILDES
8.-9.klases uzdevumi
1. uzdevums Fotomīkla
Elements Elements 1. Dzīvsudrabs 6. Jods 2. Fosfors 7. Varš 3. Sērs 8. Sudrabs 4. Zelts 9. Silīcijs 5. Ogleklis 10. Broms
2. uzdevums Vielas zilā krāsā
Apzīmējums Formula Nosaukums
A O2 Skābeklis B CuSO4∙5H2O Vara sulfāta pentahidrāts C Fe4[Fe(CN)6]3 vai Fe3[Fe(CN)6]2 Dzelzs ferrocianīds, Berlīnes
zilais un Turnbula zilais Ķīmisko un fizikālo procesu vienādojumi:
αO2 →(10GPa) εO2 αO2(c.) →(temp.) O2(šķ.) O2(šķ.) →(temp.) O2(g.) CuSO4∙5H2O →(temp.) CuSO4 + 5H2O CuSO4 →(temp.) CuO 4CuO →(1000 oC) 2Cu2O + O2 2Cu2O →(1800 oC) 4Cu + O2 4Fe3+ + 3K4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12K+ 3Fe2+ + 2K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2 + 6K+ (Fe3+ + K4[Fe(CN)6] → KFe[Fe(CN)6] + 3K+ Fe2+ + K3[Fe(CN)6] → KFe[Fe(CN)6] + 2K+)
3. uzdevums Hlora pārvērtības
2
Ķīmisko reakciju vienādojumi:
1. Cl2 + H2 → 2HCl
2. Cl2 +2NaI → 2NaCl + I2
3. Cl2 + 3H2O2 → 2HCl + 2H2O + 2O2
4. Cl2 + Br2 → 2BrCl
5. 3Cl2 + 2P → 2PCl3
6. BrCl + H2O → HBrO + HCl
7. 3BrCl + 6NaOH → NaBrO3 + 3NaCl + 2NaBr + 3H2O
8. BrCl + KCl → K[BrCl2]
9. PCl3 + Cl2 →(p) = PCl5
10. 2PCl3 + O2 → 2POCl3
4. uzdevums 3 dažādas izvēles
A I2
B BaI2
Ķīmisko reakciju vienādojumi:
1. KI + H3PO4(100%) → KH2PO4 + HI
2. 2KI + Br2 → 2KBr + I2
3. I2 + H2 → 2HI
4. KI + O3 + H2O → I2 + O2 + 2KOH‐
5. I2 + Ba → BaI2
6. BaI2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HI
5. uzdevums Lāzeru ķīmija
Minerāla sastāvā ietilpstošie elementi: Itrijs, alumīnijs un skābeklis Minerāla formula Y3Al5O12 X: Dy (disprozijs) Ķīmisko reakciju vienādojumi: 1. 2Dy + O2 + 2H2O → 2Dy(OH)O + H2
2. 4Dy + 3O2 →(temp.) 2Dy2O3 3. 2Dy + 6H2O → 2Dy(OH)3‐ + 3H2 4. 2Dy + 3F2 → 2DyF3 5. 2Dy + 3Cl2 → 2DyCl3 6. 2Dy + 3Br2 → 2DyBr3 7. 2Dy + 3I2 → 2DyI3 8. 2Dy + 3S → Dy2S3 9. 2Dy + 3H2SO4 → Dy2(SO4)3 + 3H2
Metāla masas daļu materiālā 5,24%
3
Kādiem mērķiem specifiski izmanto tieši lāzerus ar šo metālu
Šis lāzeris ir uz temperatūru jutīgs luminofors, tālab to izmanto temperatūras mērīšanā.
acbM
cMbaMOHMSM
c
ba
−−
=
+=+==>=
97260,1553926,3307,32
553926,3397260,107,32)(
97260,1
Izvēloties visas oksidēšanās pakāpes, pārbauda derīgos elementus oks pak. 1 2 3 4 5 6 7 8
a 2 1 2 1 2 1 2 1
b 1 1 3 2 5 3 7 4
c 1 2 3 4 5 6 7 8
M 54,15788 ‐36,0249 162,4736 ‐72,0499 270,7894 ‐108,075 379,1052 ‐144,1 Redzams, ka vienīgais derīgais elements ir disprozijs Dy. Ja Dy ir 1% no atomu skaita, tad 99% no atomiem būs x∙( Y3Al5O12). Kopā šai formulvienībā ir 20 atomi, tālab x = 99/20 = 4,95. Lāzera formula būtu DyY14,85Al24,75O59,4 un Dy masas daļa:
%24,5%100164,5998,2675,2491,8885,1450,162
50,162=⋅
⋅+⋅+⋅+=w
6. uzdevums Karbonātu krāsas maiņa
A Mn (mangāns) B formula: MnCO3 C vispārīgā formula: MnxCa1‐xCO3 Muzejā esošā minerāla precīza formula:
Mn0,3Ca0,7CO3
Vispārīga matemātiska izteiksme gāzes tilpuma aprēķināšanai: x
V86,1409,100
882,247+
=
Grafiks
Aprēķina izdalīto ogļskābās gāzes daudzumu, kas ir vienāds ar karbonāta daudzumu:
molRTpVn 095649,0
00,293314,81182,200,110
=⋅⋅
==
Vispārīga formula karbonāta daudzuma aprēķināšanai, iekļaujot tajā x ir šāda:
4
00,10739896,583361,3)1(095649,000,4801,1208,40)1(
00,10095649,0
=+−+⋅⋅++−+⋅
=
xxMxxM
xxM⋅
−−=
095649,083361,3)1(260104,4
Tā kā zināms, ka x vērtības var būt tikai veselos desmitos
procentu, tad pārbauda šīs vērtības x 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9A 84,67 62,37 54,94 51,23 49,00 47,51 46,45 45,65 45,03Redzams, ka derīgais elements ir mangāns. Gāzes tilpuma aprēķināšanai lietojama jau iepriekš iegūtās formulas modifikācija:
xxxn
86,1409,10010
00,4801,1208,40)1(94,5400,10
+=
++−+⋅=
xn
pnRTV
86,1409,100882,247
00,10015,298314,8
+=
⋅==
Cietais rieksts
Nosacījumi cietā šķīduma veidošanai:
Veidojoties cietajam šķīdumam tā saucamā šķīdinātāja (vielas, kas ir vairāk) struktūra nemainās, pievienojoties izšķīdušajai vielai un maisījums paliek vienā homogēnā fāzē. Parasti tas notiek, ja divi līdzīgi elementārobjekti (parasti metālu joni) var veidot vienādas struktūras. Iegūtais cietais šķīdums ir struktūra, kur atrodas abi elementārobjekti.
Pozīcija 2Θ, ο Pozīcija d, Å Režģa parametrs a, Å x kalcīts 36,013 2,4938 4,9876 C1 36,338 2,4723 4,9446 0,203 C2 36,537 2,4592 4,9184 0,326 C3 37,043 2,4268 4,8536 0,632 B 37,670 2,3878 4,7756 Refleksa pozīciju d aprēķina šādi:
Å4938,2
2013,36sin2
54180,1
22sin2
=⋅
=Θ
⋅=
λd
Tā kā h = 1, k = 1 un l = 0, tad režģa parametru aprēķina šādi:
22
22
2
2
2
22
2
411113401111
341
aacad=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ +⋅+⋅=+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ +⋅+⋅=
5
Å9876,44938,2224 22
=⋅==
=
dada
Tālāk x aprēķināšanai izmanto doto vienādojumu a(AxCa1‐xCO3) = x∙a(ACO3) + (1‐x)∙a(CaCO3) jeb: a(C1) = x∙a(B) + (1‐x)∙a(kal) a(C1) = x∙a(B) + a(kal) – x∙a(kal)
203,04,98764,77564,9876-4,9446
)()()()1(
=−
=−−
=kalaBakalaCax
6
10.-11. klases uzdevumi
1. uzdevums Fotomīkla
1. Borskābes metilesteris 6. Bārijs 2. Amonjaks + skābeklis 7. Nātrijs 3. Rubīdijs (vai Cs, K) 8. Cēzijs (vai Rb, K) 4. Kalcijs (vai Li, Sr) 9. Kālijs (vai Rb,. Cs) 5. Litijs (vai Sr, Ca) 10. Stroncijs (vai Ca, Li)
2. uzdevums Vara pārvērtības
X Cu2(OH)2CO3
Y [Cu(NH3)4]SO4
Ķīmisko reakciju vienādojumi:
1. 2Cu + 2H2SO4(b.ū.) → Cu2SO4 + 2H2O +SO2
2. Cu + 2H2SO4(konc.) → CuSO4 + 2H2O + SO2
3. CuSO4 + 2NH3(atšķ., auksts) + 2H2O → Cu(OH)2 + (NH4)2SO4
4. Cu2SO4 + H2O → CuSO4 + CuO + H2
5. Cu + 4HNO3(konc.) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
6. 3Cu + 8HNO3(atšķ.) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
7. 2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O
8. 2Cu + H2O + CO2 + O2 → Cu2(OH)2CO3
9. Cu2(OH)2CO3 + CO2 →(t,p) 2CuCO3 + H2O
10. Cu2(OH)2CO3 + 8KCN → 2K2[Cu(CN)4] + K2CO3 + 2KOH
11. Cu2(OH)2CO3 + 8NH3(konc.) → [Cu(NH3)4]CO3 + [Cu(NH3)4](OH)2
12. Cu2(OH)2CO3 → 2CuO + CO2 + H2O
13. Cu2(OH)2CO3 +4NH4Cl(konc.) → 2CuCl2 + CO2 + 3H2O + 4NH3
14. 2CuSO4 + 4NaHCO3 → Cu2(OH)2CO3 +2Na2SO4 + 3CO2 + H2O
15. 2CuSO4 + 2NH3(atšķ., karsts) + 2H2O →Cu2SO4(OH)2 + (NH4)2SO4
16. CuSO4 + 4NH3(konc.) →[Cu(NH3)4]SO4
17. CuSO4 + 5NH3(g) →[Cu(NH3)5]SO4
18. [Cu(NH3)5]SO4 →(temp.) [Cu(NH3)4]SO4 + NH3
19. [Cu(NH3)4]SO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 + 4NH3
20. [Cu(NH3)4]SO4 + 2H2SO4 → CuSO4 + 2(NH4)2SO4
7
3. uzdevums Cieto savienojumu ķīmija
A Si
B SiC
C SiO2
D Si3N4
E HSiCl3
F SiH4
Ķīmisko reakciju vienādojumi:
1. Si + C →(1300oC) SiC
2. SiC →(2900oC) Si + C
3. 3SiC + 8HNO3 → 3SiO2 + 3CO2 + 8NO + 4H2O
4. SiC + 2H2O →(1300oC) SiO2 + CH4
5. 3Si + 2N2 →(1500oC) Si3N4
6. 6SiC + 7N2 →(1400oC) 2Si3N4 + 3C2N2
7. 3SiO2 + 6C + 2N2 → (1200oC) Si3N4 + 6CO
8. Si + 3HCl → HSiCl3 + H2
9. 4HSiCl3 → SiH4 + 3SiCl4
10. 3SiH4 + 4NH3 → Si3N4 + 12H2
4. uzdevums Gumijas stiepšanas uzdevums
Atbilde Paskaidrojums Vai process ir eksotermisks vai endotermisks?
eksotermisks (gumija sasilst)
Vai entalpijas izmaiņa (ΔH) šim procesam ir pozitīva, negatīva vai vienāda ar 0?
ΔH<0
Vai Gibsa enerģija (ΔG) šim procesam ir pozitīva, negatīva vai vienāda ar 0?
Gibsa enerģija šim procesam ir pozitīva (ΔG>0)
Process nav spontāns, ir jāpievada enerģija, lai izstieptu gumiju.
Vai entropija (ΔS) šim procesam ir pozitīva, negatīva vai vienāda ar 0?
ΔS<0 ΔG=ΔH‐TΔS. Tā kā ΔG ir pozitīva, bet ΔH – negatīva un temperatūra Kelvina skalā ir vienmēr pozitīva, tad ΔS<0
Vai gumija izstiepsies un atsvars nolaidīsies zemāk, gumija sarausies un atsvars pacelsies vai arī atsvars savu atrašanās vietu nemainīs?
a) Gumija sarausies un atsvars pacelsies augšup. b) Atsvars nolaidīsies uz leju.
a) Tā kā pats izstiepšanas process ir eksotermisks, tad papildus siltuma pievadīšana pēc Le Šateljē principa līdzsvaru nobīdīs uz pretējo, proti, saraušanās procesu b) Ja gumija tiks sildīta visai ilgi, tā varētu sākt kust, līdz ar to tās stinguma koeficients samazināsies un atsvars nolaidīsies uz leju.
8
5. uzdevums Visu oksīdu pavēlnieks
X Mn A formula un X oksidēšanās pakāpe tajā MnO (+2) B formula un X oksidēšanās pakāpe tajā Mn3O4 (+2,+3) C formula un X oksidēšanās pakāpe tajā Mn2O3 (+3) D formula un X oksidēšanās pakāpe tajā MnO2 (+4) E formula un X oksidēšanās pakāpe tajā Mn2O7 (+7) Ķīmisko reakciju vienādojumi katra oksīda iegūšanai:
Mn2O3 + H2 → 2MnO + H2O 3Mn + 2O2 →(virs 1000oC) → Mn3O4 4Mn + 3O2 →(līdz 800oC) 2Mn2O3 Mn + O2 →(līdz 400oC) MnO2 2КМnО4 + 2H2SO4(konc.) → 2KHSO4 + Мn2О7 + Н2О
Ķīmisko reakciju vienādojumi X iegūšanai no oksīdiem:
MnO + H2 → Mn + H2O Mn2O3 + 2Al → Mn + Al2O3 MnO2 + C → Mn + CO2 2Mn2O3 + 3H2 → 4Mn + 6H2O
A + konc. sālsskābe MnO + HCl → MnCl2 + H2O C + konc. sālsskābe Mn2O3 + 6HCl → 2MnCl2 + Cl2 + 3H2O D + konc. sālsskābe MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O Izkaidrojums E atšķirīgajām īpašībām: Mn2O7 ir molekulārs savienojums ar šādu
molekulas formulu. Pārējiem savienojumiem ir jonu tipa struktūras.
Kurš(‐i) oksīds(‐i) var disproporcionēties? Uzrakstīt ķīmisko reakciju vienādojumus!
Mn2O3 → MnO + MnO2
Kuram(‐iem) elementam(‐iem) vēl ir zināmi šādi jauktie oksīdi? Dot oksīda(‐u) formulu(‐as)!
Piemēram: Dzelzim – Fe3O4 Slāpeklim – N2O3
Abu oksīdu formulas, no kā veidojas jauktais oksīds var rakstīt kā MaOb un McOd. Metāla masas
daļa jauktajā oksīdā, kas ir summa no abiem oksīdiem ir:
)1)(()(16
)()()(16
16)()()(
wcadbw
cawcadbwM
dbMcaMcaw
−++
=+−+
+=
++++
=
Sastāda tabulu, kur aplūko visas oksidēšanās pakāpes abiem oksīdiem, lietojot attiecīgos
koeficientus a, b, c un d. Sarkanā krāsā dotās molmasas neatbilst uzdevuma noteikumiem,
violetā krāsā aprēķinātajiem lielumiem nav atbilstoša elementa, zilā krāsā atrasto elementu
9
oksīdiem nav attiecīgo oksidēšanās pakāpes. Vienīgais uzdevuma nosacījumiem atbilst
mangāns.
1 2 3 4 5 6 7oks. pak.
2 1 2 1 2 1 2 a 1 1 3 2 5 3 7 b
1 1 1 27,46943 41,20415 54,9389 61,80622 82,40829 82,40829 109,87772 2 3 41,20415 54,9389 61,80622 68,67358 82,40829 82,40829 103,01043 1 2 41,20415 61,80622 68,67358 82,40829 96,14301 103,0104 123,61244 2 5 61,80622 82,40829 82,40829 96,14301 103,0104 109,8777 123,61245 1 3 54,93886 82,40829 82,40829 103,0104 109,8777 123,6124 137,34726 2 7 82,40829 109,8777 103,0104 123,6124 123,6124 137,3472 144,21457 1 8 123,6124 185,4187 151,0819 206,0207 178,5513 226,6228 206,0207
oks. pak. c d
6. uzdevums Fāžu pāreju uzdevums
Temperatūra pēc 1. punkta eksperimenta 30 oC Temperatūra pēc 2. punkta eksperimenta 10,5 oC Kādā traukā būtu jāveic šādi eksperimenti? Kādi fizikāli lielumi un procesi vēl būtu jāņem vērā aprēķinos?
Šādi eksperimenti jāveic kalorimetrā – traukā kam nenotiek siltumapmaiņa ar apkārtējo vidi un kas pats nepatērē vai nedod enerģiju, ja tas sasilst vai atdziest. Jāņem vērā iespējamā kalorimetra konstante – siltuma daudzums, ko patērē kalorimetrs. Tāpat jāņem destilēts ūdens un no tā iegūts ledus, lai nemainītos siltumkapacitātes.
Aprēķinātie lielumi:, un ūdens īpatnējo kušanas siltumu!
No dotās informācijas nav iespējams noteikt.
Katra lieluma relatīvā kļūda, %: No dotās informācijas nav iespējams noteikt. Cik un kādās formās sērs var eksistēt
a. 3·10‐6 atm: 2 (rombiskais un gāze) b. 1·10‐5 atm: 3 (rombiskais, monoklīnais un gāze) c. 10 atm: 4 (rombiskais, monoklīnais, šķidrums un gāze) d. 1500 atm: 3 (rombiskais, šķidrums un gāze)
Cik trīskāršie punkti ir šai fāžu diagrammā?
3
Ar ko īpaši ir trīskāršīe punkti? Šajā punktā (tādos apstākļos) līdzsvarā ir trīs fāzes. Šo līdzsvaru nav iespējams saglabāt, ja izmaina kaut vai vienu sistēmas mainīgo (šajā gadījumā spiedienu vai temperatūru)
Kādā temperatūru intervālā 1 atm spiedienā termodinamiski
95,39 – 115,21 oC
10
stabilākā forma ir monoklīnais sērs? Kādēļ šai fāžu diagrammā neparādās citas sēra alotropās formas?
Jo šīs formas dotajos apstākļos nav termodinamiski stabilas. Ja tās iespējams iegūt, tad tās ir metastabilas.
Saņemtais siltuma daudzums ir vienāds ar atdoto: Qsas = Qatdz:
Cmmtmtm
t
tmtmtmtm
ttmttmttmcttmc
o
silauk
aukauksilsilb
aukaukbaukbsilsilsil
aukbaukbsilsilaukbpbsilp
30500250
4050010250
)()()()(
=+
⋅+⋅=
++
=
−=−
−=−−=−
Otrā gadījumā ir tāpat, tikai jāņem vērā vairāki procesi:
Cmcmc
tmcCmtmct
tmctmctmcCmtmc
tmcCmtmctmctmctmcCmtmcttmc
o
ūpūledpū
ledledpledudkusledūūpūb
būpūbledpūledledpledudkusledūūpū
ledledpledudkusledbledpūbūpūūūpū
ledledpledudkusledbledpūbūūpū
47,1072,22995,24080
5001813,4501813,4)10(5011,25055,333205001813,4
)0()0()(
,
,
,
,
==⋅+⋅
−⋅⋅+⋅−⋅⋅=
+
+−=
+=+−
−+=−
−++−=−
Lai eksperimentāli noteiktu siltumkapacitātes, var lietot jau iegūto vienādojumu:
būpūbledpūledledpledudkusledūūpū tmctmctmcCmtmc +=+− ,
Ledus un ūdens temperatūras vienmēr ir vienādas. Sagrupē vienādās konstantes:
( ) 01020
1020
,
,
=−−−−
+=−−
ledpledudkusledbūbledūpū
būpūbledpūledpledudkusledūpū
mcCmtmtmmc
tmctmcmcCmmc
Tad sastāda vienādojumu sistēmu, izmantojot dotos lielumus: ( )( )( ) 010151570,1015070,101520150
010101013,1212013,121020120
0105513,1510013,15520100
,
,
,
=⋅−⋅−⋅−⋅−⋅
=⋅−⋅−⋅−⋅−⋅
=⋅−⋅−⋅−⋅−⋅
pledudkuspū
pledudkuspū
pledudkuspū
cCc
cCc
cCc
0150155,1234
0100101,823
050535,411
,
,
,
=−⋅−
=−⋅−
=−⋅−
pledudkuspū
pledudkuspū
pledudkuspū
cCc
cCc
cCc
Iegūst trīs identiskus vienādojumus, kas norāda uz faktu, ka no dotās informācijas konstantes noteikt nav iespējams.
Cietais rieksts „Mezgls” ķīmiķu gaumē
A FeSO4, dzelzs(II) sulfāts N O2, skābeklis B C, ogle O Fe2O3, dzelzs(III) oksīds C CO2, oglekļa (IV) oksīds P Fe(CO)5, dzelzs karbonils
11
D CO, oglekļa(II) oksīds Q Al4C3, alumīnija karbīds E Al(OH)3, alumīnija hidroksīds R Al, alumīnijs F HF, fluorūdeņražskābe S Poli(1,2‐dihlor)etēns G NaF, nātrija fluorīds T H2SO4, sērskābe H Na3AlF6, nātrija heksafluoralumināts U SO3, sēra(VI) oksīds I H2O, ūdens V Cl2, hlors J 8CO2∙46H2O vai CO2∙6H2O, oglekļa(IV) oksīda hidrāts W C2H2, etīns K H2, ūdeņradis X C2H2Cl2, 1,2‐Dihloretēns L F2, fluors Y LiAlH4, litija alumohidrīds M Na2CO3, nātrija karbonāts Z HCl, sālsskābe Ķīmisko reakciju vienādojumi:
C + CO2 → 2CO > 1000 oC jeb paaugst. temperatūra Al(OH)3 + 3HF + 3NaF → Na3AlF6 + 3H2O ūdens šķīdumā C + H2 → CH4 600oC jeb paaugst. temp. un p, kat. Pt 2F2 + 2Na2CO3 → 4NaF + 2CO2 + O2 istabas apstākļos 13O2 + 4Fe(CO)5 → 20CO2 + 2Fe2O3 500 oC jeb paaugst. temperatūra Al4C3 + 6H2 → 4Al + 3CH4 650‐700oC jeb paaugst. temperatūra SO3 + H2O → H2SO4 Cl2 + HC CH → HClC=CClH tieši hlorējot 40 oC LiAlH4 + 4HCl → AlCl3 + 4H2 + LiCl reakcija ar sālsskābes šķīdumu O2 + C → CO2 sadegot gaisā H2SO4 + Fe(CO)5 → H2 + 5CO + FeSO4 ētera sķīdumā 12H2O + Al4C3 → 3CH4 + 4Al(OH)3 2HF → F2 + H2 šķidra HF elektrolīze 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 tieši hlorējot 2CH4 → HC CH + 3H2 ~ 1500 oC jeb paaugst. temperatūra 6CO2 + 48H2O → 6CO2∙48H2O pazemināta temperatūra
Kā vispārīgi dēvē tādas reakcijas kā X → S ?
Polimerizācijas reakcijas.
Kā sauc šāda tipa savienojumus kā J?
Klatrāti
Kāda tipa savienojums pēc uzbūves ir P?
Tas ir kompleksais savienojums.
Kādas ir P galvenās fizikālās īpašības?
Dzelzs karbonils Fe(CO)5 ir tumšs, blīvs šķidrums. Ļoti indīgs.
Nosakiet elementu oksidēšanas pakāpes savienojumā P!
Skābekļa oksidēšanas pakāpe ‐2, oglekļa ‐ +2, bet dzelzs oksidēšanas pakāpe ir 0.
Q sintēzes reakcijas vienādojums:
Alumīnija karbīdu var sintezēt vai nu tieši, vai arī no alumīnija oksīda: 4Al + 3C → Al4C3 1500‐1700 oC 2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO 1800 oC
12
Kādēļ savienojumu L nevar iegūt līdzīgi tam, kā laboratorijā iegūst savienojumu V?
Hloru laboratorijā iegūst iedarbojoties ar spēcīgu oksidētāju uz koncentrētu sālsskābi, piemēram: 2KMnO4 + 16HCl → 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O
Tā kā fluors no oksidētājiem ir visspēcīgākais, nav tāda ķīmiska oksidētāja, kas fluorīdjonus spētu oksidēt par F2. Šim nolūkam izmanto šķidra fluorūdeņraža elektrolīzi.
Kas rodas, ja reaģē T un U? Uzrakstiet reakcijas vienādojumu!
Ja reaģē sērskābe ar sēra(VI) oksīdu, reāli tās šķīdumā esošais ūdens izreaģē, radot sērskābi. Pēc tam sērskābe piesātinās ar sēra(VI) oksīdu (tas izšķīst), iegūst oleumu, kurā eksistē disērskābes H2S2O7 molekulas: H2SO4 + SO3 → H2S2O7 bezūdens vidē
13
12. klases uzdevumi
1. uzdevums Fotomīkla
Nos. Fotoattēla Nr. Protonētās (skābes) formas struktūrformula A Fenolsarkanai
s 9
B Timolzilais 6 un 5 (4)
un C Metilvioletais 1
D Kango sarkanais
2
E Metiloranžs 7
F Fenolftaleīns 10
14
G Bromtimolzilais
4 (5)
H Lakmuss 3
I Bromkrezolvioletais
8
Kādēļ mainās indikatora krāsa? Protonējoties vai deprotonējoties notiek izmaiņas konjugēto saišu sistēmā, kas izmaina konjugētās sistēmas gaismas absorbcijas maksimumu un līdz ar to arī krāsu.
Fenolftaleīna krāsa ļoti skābā (pH = 0) vidē?
Oranžs
Fenolftaleīna krāsa ļoti bāziskā (pH > 12) vidē?
Bezkrāsains
2. uzdevums Fotomīkla
A HAuCl4
B HAuCl4∙4H2O
C AuCl3
D Au
E AuCl
F Au2O3
G HAuCl2
H Au(NH2)2Cl
I AuI
J I2
K Cs[AuCl4]
L KAu(CN)2
15
M AuCN
N Au2S
Ķīmisko reakciju vienādojumi:
1. HAuCl4∙4H2O →(Cl2 pl.) HAuCl4 + 4H2O
2. HAuCl4∙4H2O →(SOCl2 pl) AuCl3 + HCl + 4H2O
3. 2AuCl3 + 3H2O2 → 2Au + 3O2 + 6HCl
4. AuCl3 + k.HCl → HAuCl4
5. AuCl3 →(temp.) AuCl + Cl2
6. HAuCl4 →(temp.) AuCl + HCl + Cl2
7. 2HAuCl4 + 8NaOH → Au2O3 + 8NaCl + 5H2O
8. HAuCl4 + SO2 + 2H2O → H[AuCl2] + 2H2SO4 + 2HCl
9. HAuCl4 + 5 k.NH3 → Au(NH2)2Cl + 3NH4Cl
10. HAuCl4 + 3KI → AuI + I2 + HCl + 3KCl
11. HAuCl4 + CsCl →Cs[AuCl4] + HCl
12. 2HAuCl4 + 3H2S → 2Au + 3S + 8HCl
13. Au + HNO3 + 4HCl → HAuCl4 + NO + 2H2O
14. 2Au + 6H2SeO4 → Au2(SeO4)3 + 3SeO2 + 6H2O
15. 4Au + 8KCN + O2 + 2H2O → 4K[Au(CN)2] + 4KOH
16. K[Au(CN)2] + k.HCl → AuCN + HCN + KCl
17. 2K[Au(CN)2] + H2S + 2atšķ. HCl → Au2S + 2KCl + 4HCN
3. uzdevums Benzola ķīmija
Reakcija Reaģenti ar koeficientiem Reakcijas apstākļi 1. Cl2 UV gaisma 2. NaOH Ūdens šķīdums 3. ‐ Temperatūra, kat. = H2SO4 4. ‐ Temperatūra. Katalizators 5. Cl2 Katalizators AlCl3 6. C2H5Na Temperatūra 7. 12/5 KMnO4 + 18/5H2SO4 Temperatūra 8. 7,5 O2 Temperatūra 1. un 5. reakcijas mehānisms (uzrakstīt un klasificēt)
1. – radikāļu reakcija
16
Cl2UV
2Cl
H
Cl
-HCl
Cl Cl
-Cl
Cl
5. – elektrofīla aizvietošana
Cl ClAlCl3
AlCl4-Cl+H H
Cl
AlCl4-
H
Cl
AlCl4-
Cl
-HCl-AlCl3
2.,3. un 6. reakcijas mehānismu klasifikācija
2. – nukleofīla aizvietošana 3. – elektrofīla atšķelšana (Ja lieto NaOH spirta šķīdumu – nukleofīla atšķelšana) 6. – nukleofīla aizvietošana
Divas atšķirīgas, bet pareizas mūsdienās lietotas benzola grafiskās formulas
un
17
Uzzīmējiet vismaz divas vēsturiskas benzola struktūras
Uzrakstiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu benzola katalītiskai hidrogenēšanai un dodiet vienu katalizatoru, ko izmanto šai reakcijā!
X F2 X reakciju vienādojumi ar zeltu, sudrabu un varu:
2Au + 3F2 → 2AuF3 Ag + F2 → AgF2 Cu + F2 → CuF2
Kādēļ elements X nekad nav izmantots kā ķīmiskais ierocis?
Jo tas ir pārāk reaģētspējīgs, to ir apgrūtinoši uzglabāt un transportēt.
Uzrakstiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu, kur elements X reaģē ar cikloheksānu, kur X ir ņemts pārākumā.
4. uzdevums Ķīmiskās kinētikas burvība
1. Soļa molekularitāte 2 2. Soļa molekularitāte 2 Reakcijas pakāpe pēc oglekļa (I) oksīda
0 (nulltās)
Reakcijas pakāpe pēc slāpekļa (IV) oksīda
2 (Otrās)
18
Linearizētie grafiki (visās trīs koordinātēs)
19
Reakcijas ātruma vienādojumu
V = k[NO2]2
Ātruma konstante abās temperatūrās:
100 oC – 0,0121 120 oC – 0,0760
Reakcijas temperatūras koeficients:
2,51
51,20121,00760,0
1012
1
2 ===−TT
T
T
kk
γ
5. uzdevums Bioloģiski aktīvo savienojumu ķīmija
Struktūrformula Nosaukums A1
1,2‐dihidroksibenzols, 2‐hidroksifenols, pirokatehīns
A2
1,3‐dihidroksibenzols, 3‐hidroksifenols, rezorcīns
A3
1,4‐dihidroksibenzols, 4‐hidroksifenols, hidrohinons
B1
2‐hlor‐1‐(3,4‐dihidroksifenil)etanons
B2
2‐hlor‐1‐(2,3‐dihidroksifenil)etanons
C
1‐(3,4‐dihidroksifenil)‐2‐(metilamino)etanons
20
D
4‐(1‐hidroksi‐2‐(metilamino)etil)benzol‐1,2‐diols
Reakcijai B1 → C mehānisms
Blakusprodukti reakcijā B1 → C
Piem. Vai D ir optiski aktīvs? Kas to nosaka?
Jā, to nosaka oglekļa atoms sānu virknē ar aizvietotājiem hidroksilgrupu, ūdeņradi, benzola gredzenu un metilaminometil radikāli.
Ko varētu izmantot kā reducētāju reakcijā C → D?
Varētu lietot LiAlH4 vai NaBH4.
Kas ir savienojums D? Kāda ir tā funkcija organismā?
Tas ir adrenalīns. Tas ir virsnieru dziedzera stresa hormons, kas paātrina sirdsdarbību, sašaurina asinsvadus un rada citas izmaiņas orgānu darbībā, lai nodrošinātu organisma funkcionēšanu stresa apstākļos.
6. uzdevums Nejaukie maisījumi
Viela Masas daļa procentos
kalcija karbonāts 50%
magnija karbonāts 30%
stroncija karbonāts 20%
Jāņem vērā, ka magnija karbonāts sadalās ap 500 oC. Rodas CO2, kas ar oglekli reaģētu tikai virs
1000 oC temperatūras. Kalcija un stroncija karbonāts sadalās temperatūrā virs 1000 oC, bet ar
oglekli reaģē 800 oC temperatūrā. Ar sālsskābi reaģē visi savienojumi.
MgCO3 + HCl → MgCl2 + H2O + CO2
21
CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2
SrCO3 + HCl → SrCl2 + H2O + CO2
MgCO3 →(temp) MgO + CO2
CaCO3 + C → CaO + 2CO
SrCO3 + C → SrO + 2CO
Aprēķina izdalīto gāzu daudzumu:
n(CO2) = V/Vo = 2,219/22,4=0,09906mol
molRTpVn 1626,0
1073314,8669,9150
=⋅
⋅==
No visiem zināmajiem lielumiem sastāda vienādojumu sistēmu:
gSrCOmCaCOmMgCOm 0,10)()()( 333 =++
gSrCOMSrnCaCOMCanMgCOMMgn 0,10)()()()()()( 333 =⋅+⋅+⋅
⎪⎩
⎪⎨
⎧
=++=++
=⋅+⋅+⋅
molSrnCanMgnmolSrnCanMgn
gSrnCanMgn
1626,0)(2)(2)(09906,0)()()(
0,1063,147)(09,100)(32,84)(
No 3. Vienādojuma atņem otro:
)(06354,0)(06354,0)()( SrnmolCanmolSrnCan −===>=+
Ievietojot pēdējā rezultāta labo pusi otrajā vienādojumā, iegūst:
molMgn 03552,0)( = gMgCOm 00,332,8403552,0)( 3 =⋅=
Ievietojot n(Ca) un n(Mg) pirmajā vienādojumā:
gMgCOmSrCOmgCaCOm
gSrCOmmolSrn
SrnSrnSrnSrn
0,50,30,20,10)()(0,10)(
00,263,14701347,0)(01347,054,47
6403,0)(
10)(63,147)(09,1003597,600,30,1063,147)(09,100))(06354,0(32,8403552,0
333
3
=−−=−−=
=⋅===
=+−+=⋅+⋅−+⋅
Cietais rieksts
Viela Masas daļa procentos
Kalcijs 50%
Kalcija oksīds 10%
Stroncijs 35%
Stroncija oksīds 5%
22
Sastāda piemērā doto tabulu. Lai aprēķinātu tālākos lielumus ir nepieciešamas gan Ca, Sr, CaO
un SrO molmasas, gan CaCl2 un SrCl2 molmasas. Rozā laukos (1) kolonnā ievada sākuma masas,
piem., visur 2,5 un aprēķina iegūto hlorīdu masas (3) kolonnā, izdalītās gāzes tilpumu kolonnā
(4) un Ca/Sr attiecību kolonnā (5). Aprēķinātie lielumi doti zilā krāsojumā. Tad ievada
uzdevumā dotās vērtības (sarkani burti, treknrakstā) un aprēķina starpību kvadrātus sarkani
iekrāsotajos laukos. Starpību kvadrātus summēvioletajā laukā. Ar solver veic optimizāciju kā
dots skaidrojumā, laukā Set objective ievadot violeto lauku, To value of 0, By changing variable
cells ievada rozā šūnas, un papildus Subject to the Constraints ievada, ka zaļo šūnu summa pret
gaiši zilo šūnu summu ir vienāda ar 3,188. Pēc optimizēšanas iegūst šādus rezultātus.
(1) (2) (3) (4) (5)Ca/Sr 3,188
M(MCl2) Molmasa m n m MCl2 V H2 3,188 111 40 Ca 4,966167 0,124154 13,78111271 2,781053 159 88 Sr 3,527799 0,040089 6,374090816 0,897985 111 56 CaO 1,026012 0,018322 2,033702397159 104 SrO 0,478678 0,004603 0,731824292
9,998655 22,92073022 3,679038 10 22,92 3,68
1,81E‐06 5,33214E‐07 9,24E‐07 3,26679E‐06
23
Visiem
7. uzdevums Kafija – vides piesārņotājs!
Šim uzdevumam nav konkrētas atbildes – par pareiziem var uzskatīt vairākus risinājumus, daži no kuriem ir precīzāki un ticamāki par citiem. Atbildēs citējam labāko skolēnu darbus, tos papildinot. Stadija Ieteiktā metode, pamatojums, citas iespējas parauga ievākšana un uzglabāšana
Paraugu jāievāc izvēlētajā udenstilpē, ņemot vienādus tilpumus ūdens no vairākām ūdenstilpes vietām (piem.: pie krasta un ūdenstilpes centrā) , salejot tos kopā, samaisot un analīzei izmantojot daļu no iegūta maisījuma. Tā kā kofeīna koncentrācija ir ļoti maza, tāpēc jāsavāc apmēram 10 litri ūdens tīrā necaurspīdīgā plastmasas tvertnē ar aizbāzni. Pirms savākšanas tvertni jānoskalo ar šo pašu ūdeni. Jāielej uzmanīgi pa sienām, lai lieks skābeklis nešķīstu ūdenī. Paraugu uzglabā zemā (4 oC) temperatūrā, lai novērstu paraugā esošo vielu savstarpēju reaģēšanu. Paraugu var arī sasaldēt.
parauga apstrāde Paraugu mehāniski (filtrējot) jāattīra no piemaisījumiem: zemes daļiņām, putekļiem, dzīviem organismiem u.t.t. Paraugu pazeminātā spiedienā pa mazākām porcijām var ietvaicēt (paaugstināta temperatūra var sadalīt organiskus savienojums). Pēc tam visu salej vienā kolbā. Tā koncentrāciju var palielināt 10 reizes. Tālāk iztvaicēt nedrīkst, jo izšķīdinātas vielas pāries nogulsnēs.
vielu atdalīšana Jāpievieno 0,1 M sālsskābi līdz pH būs 4,0‐5,5. Šajā skābumā kofeīns vislabāk atdalās ar hloroformu. Tālāk ekstrahē ar hloroformu, kurā kofeīns labi šķīst. Hloroforma ekstraktu atdala ar dalāmo piltuvi un ietvaicē, lai palielinātu koncentrāciju. Var izmantot arī metilēnhlorīdu. Cits vielu sākotnējās atdalīšanas veids ir cietfāzes ekstrakcija, kur kofeīnu koncentrē uz cieta sorbenta un tad desorbē ar kādu organisku šķīdinātāju. Vielu atadīšanu pēdējā stadijā var veikt ar augsti efektīvo šķidruma hromatogrāfiju. Šāda vielu atdalīšana ar ciefāzes ekstrakciju kam seko augsti efektīvā šķidruma hromatogrāfija tiks veikta jebkurā modernā analītiskās ķīmijas laboratorijā šādu mērķu īstenošanai. Cita iespēja: pāraugs jāiztvaicē, un jākarsē sausās nogulsnes tvaicējamā bļodiņā, uzlikot tai virsū stikla pituvi. Kofeīns līdzīgi jodam var viegli sublimēties. Karsēšanas laikā tas sublimējās un kristalizējās uz piltuves sienām (baltie kristāliņi).
vielu identificēšana
Ja atdalīšanu veic ar šķidruma hromatogrāfiju, tad ir nepieciešams vielas standarts un jāsalīdzina parauga izdalīšanās laiks ar standarta izdalīšanās
24
laiku. Šiem laikiem ir jāsakrīt. Citas iespējas vielas identificēšanai: Atdalīšanu un identificēšanu var veikt ar plānslāņa hromatogrāfiju, vielu identificējot, to salīdzinot ar standartu un hromatogrammu attīstīt var joda tvaikiem, aplūkojot UV gaismā vai kādu citu attīstītāju. Pēta pēc ietvaicēšanas iegūtās vielas kušanas temperatūru. Paraugu, ievieto kušanas temperatūras noteikšanas aparātā un lēnām uzkarsē. Nofiksē temperatūru, kad paraugs sāk kust, un ,kad viss paraugs ir izkusis. Kofeīns kūst pie 227oC‐228oC. Iegūto vielu jāizšķidina amonjaka šķīdumā un jāpievieno koncentrēto sālsskābi. Par kofeīna klātbutni liecina tumši‐brūna nokrāsojuma paradīšanās. Kofeīns reaģē ar koncentrēto sālsskābi amonjaka šķīdumā.
vielas kvantificēšana
Ja atdalīšanu veic ar šķidruma hromatogrāfiju, tad jānosaka izdalītās kofeīna joslas laukums, kas ir proporcionāls tā daudzumuam. Lai zinātu daudzumu, jāveic kalibrēšana – jāanalizē standartšķīdumi ar zināmu kofeīna koncentrāciju. Detektēšanu var veikt ar UV detektoru. Citas iespējas kvantificēšanai: Ja veikta ietvaicēšana un iegūts tīrs kofeīns, var veikt vielas svēršanu.
nepieciešamā aparatūru un reaģenti:
Atkarīgs no izvēlētās metodes. Ja izvēlas ietvaicēšanu, cietfāzu mikroekstrakciju un šķidruma hromatogrāfiju: Aparatūra ietvaicēšanai pazeminātā spiedienā, Cietfāzu ekstrakcijas kolonna, vakumsūknis, Šķidruma hromatogrāfs (ievadīšanas bloks, šķīdinātājs, kolonna, termostats, UV detektors) Kofeīna standartviela
Sākotnējais ūdens tilpums: 10 L vai vairāk. Kurā posmā varētu rasties vislielākās kļūdas:
Parasti vislielākās kļūdas rodas paraugu ievākšanas sagatavošanas gaitā. Šeit jāpievērš uzmanība pareizai savākšanas metodes izstrādei (vietu skaits un izvēle, parauga lielums), pareiziem un tīriem traukiem parauga savākšanai un glabāšanai. Uzmanīgi jāveic parauga koncentrēšana. Ja veic cietfāžu ekstrakciju jāpievērš uzmanība parauga zudumam šajā procesā. To var kontrolēt, veicot analogu procedūru ar standartšķīdumu. Ja veic svēršanu, uzmanīgi jāveic ietvaicēšana vai sublimācija un jābūt pilnīgai pārliecībai, ka nogulsnēs vienīgā viela ir kofeīns.
WWW.BIOSAN.LV
5.LATVIJASUNIVERSITĀTESĶĪMIJASFAKULTĀTES“JAUNOĶĪMIĶUKONKURSA”REZULTĀTIPĒC3.KĀRTAS
Nr. Vārds Uzvārds Klase Skola Skolotājs(‐a) 1.uzd. 2.uzd. 3.uzd. 4.uzd. 5.uzd. 6.uzd. 7.uzd. CR Kopā KOPĀ Uzped.K1 Luka Ivanovskis 9 Rīgas Zolitūdes ģimnāzija Natāļja Popova 9 8 9 9,5 9,23 10 10 10 74,73 206,73 20,952 ArtūrsJānis Pētersons 9 CēsuValstsģimnāzija SarmīteDreijalte 10 6,7 10 9,5 2,8 10 0 0 49 176,7 17,93 Tomass Bērziņš 9 DACVG ArnisAndersons 10 9 10 9 7 6,7 0 0 51,7 169,7 17,194 Armands Mitčenko 9 Pildaspamatskola ValentīnsBuļs 9,5 7 9,5 9,5 9,6 6,7 0 0 51,8 167,9 17,015 Mārtiņš Mitčenko 9 Pildaspamatskola ValentīnsBuļs 9,5 7 9,5 9,5 9,6 6,7 0 0 51,8 167,9 17,016 Matīss Seņkova 9 Pildaspamatskola ValentīnsBuļs 9,5 7 9,5 9,5 9,6 6,7 0 0 51,8 167,9 17,017 Uģis Rībens 9 TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 8 4 10 9,5 6 7 0 0 44,5 166,45 16,868 Sandijs Zvirbulis 9 TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 8 4 10 9,5 6 7 0 0 44,5 166,45 16,869 Jūlija Šablinskis 9 TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 8 4 10 9,5 6 7 0 0 44,5 166,45 16,8610 Alīna Strods 9 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 10 9,5 9 9,5 0,6 0 0 0 38,6 151,6 15,3611 Ivars Klepikovs 9 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 10 9,5 9 9,5 0,6 0 0 0 38,6 151,6 15,3612 Valērija Smirnovs 9 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 10 9,5 9 9,5 0,6 0 0 0 38,6 151,6 15,3613 Andrejs Sitkova 9 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 10 9,5 9 9,5 0,6 0 0 0 38,6 151,6 15,3614 Vladislavs Meļņiks 9 CēsuValstsģimnāzija SarmīteDreijalte 0 124,7 12,6315 Vladislavs Kampars 9 TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 0 121,95 12,3616 Vladislavs Terliņš 9 TukumaRaiņaģimn. EvitaGrinberga 8 2,68 4 4 5 0 0 0 23,68 118,78 12,0317 Jana Sorokins 9 TukumaRaiņaģimn. EvitaGrinberga 8 2,68 4 4 5 0 0 0 23,68 117,78 11,9319 Paula Balaško 9 TukumaRaiņaģimn. EvitaGrinberga 8 2,68 4 4 5 0 0 0 23,68 117,78 11,9320 Ilze Jakimenko 9 Pildaspamatskola ValentīnsBuļs 0 116,1 11,7621 VendijaAmanda Ančs 8 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 113 11,4522 Juta Liepiņa 9 Viesītesvsk. SanitaBerģe 0 111,2 11,2723 Ilga Kalniņs 9 Viļānuvidusskola FelīcijaLeščinska 9 2,68 9 9,5 1,7 0 0 0 31,88 110,18 11,1624 Andris Migliniece 8 LiepājasValsts1.ģimn. ElizabeteSirotina 0 103,8 10,5225 Aleksandrs Kozlovska 8 LiepājasValsts1.ģimn. ElizabeteSirotina 0 103,8 10,5226 Gvido Kirilova 9 Jaunsilavaspamatskola LīgaSlica 0 103,2 10,4627 Jānis Melne 8 Galgauskaspamatskola IvetaZiepniece 0 97,2 9,8528 Antons Zdanovska 9 Viļānu vidusskola Felicija Leščinska 9 3 10 9,5 7 0 0 0 38,5 76,5 7,7529 Arturs Dorosconoks 9 RigasPardaugavaspmsk. TatjanaPetrosjana 0 74,95 7,59
8.‐9.KLAŠUGRUPA
30 Ilja Lannijs 9 RigasPardaugavaspmsk. TatjanaPetrosjana 0 74,95 7,5931 Vladislavs Lukjanovs 9 RigasPardaugavaspmsk. TatjanaPetrosjana 0 74,95 7,5932 Elvijs Monakovs 9 RigasPardaugavaspmsk. TatjanaPetrosjana 0 74,95 7,5933 Kārlis Viļķels 9 Zvejniekciemavsk. SvetlanaGrūbe 0 66 6,6934 Ieva Kosmačevs 9 Zvejniekciemavsk. SvetlanaGrūbe 0 66 6,6935 Guna Juzuma 9 Skrundasvidusskola InesePickaine 0 60,2 6,136 Dīna Pujāte 9 Pļaviņunovadaģimn. MārisSiliņš 0 58 5,8837 Laura Zariņa 9 Pļaviņunovadaģimn. MārisSiliņš 0 57,5 5,8338 Tessa Kalniņa 9 Pļaviņunovadaģimn. MārisSiliņš 0 57,5 5,8339 Zane Vermahere 8 LiepājasValsts1.ģimn. ElizabeteSirotina 0 54,3 5,540 Ēriks Āboliņa 9 Skrundasvidusskola InesePickaine 0 54,2 5,4941 Alīna Mekšs 9 Pildaspamatskola ValentīnsBuļs 0 51,5 5,2242 Berta Beketova 8 RīgasZolitūdesģimn. NatālijaPopova 0 18,7 1,89
WWW.BIOSAN.LV
5.LATVIJASUNIVERSITĀTESĶĪMIJASFAKULTĀTES“JAUNOĶĪMIĶUKONKURSA”REZULTĀTIPĒC3.KĀRTAS
Nr. Vārds Uzvārds Klase Skola Skolotājs(‐a) 1.uzd. 2.uzd. 3.uzd. 4.uzd. 5.uzd. 6.uzd. 7.uzd. CR Kopā KOPĀ Uzped.K1 Georgijs Treņins 10 Rīgas95.vidusskola TatjanaCigankova 10 10 9,1 9 10 9 5 10 72,1 205,85 20,862 Jeļena Timošenko 11 Rīgas95.vidusskola TatjanaCigankova 10 10 9,1 9 10 9 5 10 72,1 205,85 20,863 Veronika Saharuka 11 Rīgas40.vidusskola VjačeslavsKorotins 10 10 10 8,1 9,8 9,5 7 9,5 73,9 189,83 19,234 Artūrs Feldmanis 10 Salasvidusskola DainaSondore 10 10 10 6,25 9,55 9,23 7 9,75 71,78 188,75 19,125 Edgars Kakarāns 11 Salasvidusskola DainaSondore 10 10 10 6,25 9,55 9,23 7 9,75 71,78 188,75 19,126 Jānis Briška 11 Salasvidusskola DainaSondore 10 10 10 6,25 9,55 9,23 7 9,75 71,78 188,75 19,127 Jurģis Grandāns 10 Salasvidusskola DainaSondore 10 10 10 6,25 9,55 9,23 7 9,75 71,78 188,75 19,128 Katrīna Krieviņa 11 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 10 9,1 10 1 10 10 0 8 58,1 164,8 16,79 Madara Dārziņa 10 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 10 9,1 10 1 10 10 0 8 58,1 164,8 16,710 Māris Seržāns 10 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 10 9,1 10 1 10 10 0 8 58,1 164,8 16,711 Ilze Buža 11 DACVĢ ArnisAndersons 10 8,3 9,1 3,75 7,6 9 0 6 53,75 158,2 16,0312 Dāvis Štelbaums 11 TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 8 10 9,1 2,25 9,55 1,9 0 9,5 50,3 155,5 15,7613 Elza Liniņa 10 RīgasValsts3.ģimn. AlvisZvirgzdiņš 10 10 10 3,75 6 7,6 0 8,5 55,85 148,45 15,0414 Valdis Dakuļs 11 Viļānuvidusskola FelīcijaLeščinska 9 10 10 3 8 6,18 0 8 54,18 146,67 14,8615 Diana Suhareva 11 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 9 10 9,1 3,75 0 0 0 0 31,85 111,35 11,2816 Olga Ivanova 11 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 9 10 9,1 3,75 0 0 0 0 31,85 111,35 11,2817 Annija Jekale 11 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 0 106,7 10,8118 Katrīna Epnere 11 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 0 106,7 10,8119 Kristiāna Bruzgule 11 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 0 106,7 10,8120 Milāna Ņikitina 11 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 0 106,7 10,8121 Tomas Brazovskis 10 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 0 106,7 10,8122 Marta Samma 10 Liepājas1.Valstsģimn. E.Sirotina 0 96,3 9,7623 Lauris Avotiņš 11 CēsuValstsģimnāzija SarmīteDreijalte 0 83,25 8,4324 Kristaps Folkmanis 11 CēsuValstsģimnāzija SarmīteDreijalte 0 82,25 8,3325 Alīna Kozlova 11 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 79,5 8,0626 Anželika Strogonova 11 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 79,5 8,0627 Artjoms Borodulins 10 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 79,5 8,0628 Diāna Vozņuka 10 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 79,5 8,0629 Oksana Strogonova 11 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 79,5 8,06
10.‐11.KLAŠUGRUPA
30 Elīna Kaire 10 Liepājas1.Valstsģimn. E.Sirotina 0 78,7 7,9731 Roberts Fridrihsons 10 DACVĢ AndersonsArnis 10 9,35 9,19 4,4 8 5 0 2 47,94 78,64 7,9732 Valentīns Persaņs 11 DACVĢ AndersonsArnis 0 78,2 7,9233 Dmitrijs Plaunovs 10 RīgasZolitūdesģimn. NatālijaPopova 0 77,4 7,8434 Santa Kulakova 11 RēzeknesValstsģimn. MarutaLadusāne 0 65,79 6,6735 DiānaViktorija Broka 10 CēsuValstsģimnāzija SarmīteDreijalte 0 64,5 6,5436 Mārīte Desaine 10 Viļānuvidusskola FelicijaLeščinska 8 10 10 3 8 6,18 0 8 53,18 63,18 6,437 Artūrs Šilovs 10 Rīgas65.vsk. Alvina Petrova 0 62,05 6,2938 Katrīna Gabaliņa 10 TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 0 54 5,4739 Kristiāna Bērziņa 10 TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 0 54 5,4740 Liene Neimane 10 CēsuValstsģimnāzija SarmīteDreijalte 0 47 4,7641 Mārcis Vijups 11 CēsuValstsģimnāzija SarmīteDreijalte 0 46 4,6642 Ervīns Caube 11 RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 0 44,7 4,5343 Elvis Rubīns 10 Pļaviņunovadaģimn. MārisSiliņš 0 44 4,4644 Jānis Ozoliņš 11 Pļaviņunovadaģimn. MārisSiliņš 0 44 4,4645 Jogita Kupča 11 Pļaviņunovadaģimn. MārisSiliņš 0 44 4,4646 Toms Cišs 11 Pļaviņunovadaģimn. MārisSiliņš 0 44 4,4647 Oksana Reinikova 10 Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 9 10 9,1 3,75 0 0 0 0 31,85 31,85 3,2348 Normunds Eliņš 11 MadonasValstsģimn. LīvijaTomiņa 0 31 3,1449 Edvarts Pocs 11 RīgasValsts3.ģimn. AlvisZvirgzdiņš 0 30,5 3,0950 Harijs Bariss 11 RīgasValsts3.ģimn. AlvisZvirgzdiņš 0 30,5 3,0951 Jēkabs Lapiņš 11 RīgasValsts3.ģimn. AlvisZvirgzdiņš 0 30,5 3,0952 Lauris Kūms 11 RīgasValsts3.ģimn. AlvisZvirgzdiņš 0 30,5 3,0953 Roberts Voronovs 11 RīgasValsts3.ģimn. AlvisZvirgzdiņš 0 30,5 3,0954 Krists Daubaris 10 Skrundas novada Skrunda Inese Pickaine 0 6,93 0,7
WWW.BIOSAN.LV
5.LATVIJASUNIVERSITĀTESĶĪMIJASFAKULTĀTES“JAUNOĶĪMIĶUKONKURSA”REZULTĀTIPĒC3.KĀRTAS
Nr. Vārds Uzvārds Klase Skola Skolotājs(‐a) 1.uzd. 2.uzd. 3.uzd. 4.uzd 5.uzd. 6.uzd. CR 7.uzd. Kopā KOPĀ Uzped.K1 Mārtiņš Stepiņš 12. RīgasValsts1.ģimn. KasparsVeldre 10 10 9,5 10 9,5 0 8 7 64 192,2 19,472 Jānis Briška 11. Salasvsk. DainaSondore 9,7 9 9,5 10 10 0 10 7 65,2 185,7 18,823 Antons Kozlovs 12. TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 8 8 9,5 3 6,5 0 5 0 40 138,3 14,014 Tatjana Gerasimova 12. Rīgas72.vsk. PāvelsPestovs 9 0,7 5 9 1 0 0 2 26,7 130,5 13,225 Valdis Dakuļs 11. Viļānuvsk. FelīcijaLeščinska 10 7 7 2 7 0 0 0 33 129,4 13,116 Agija Lāce 12. DACVG ArnisAndersons 7,7 2 6,7 0 5 0 0 0 21,4 126,6 12,837 Agnese Zdanovska 12. Viļānuvsk. FelīcijaLeščinska 9 3,5 4 5,5 8,5 0 0 0 30,5 121 12,268 Kristers Ozols 12. RīgasValsts3.ģimn. EviKūriņa 0 108,7 11,019 Nora Ķibilda 12. DACVG ArnisAndersons 10 0,5 3,5 0 3 0 0 0 17 106,2 10,7610 Reinis Kauliņš 12. Viļānuvsk. FelīcijaLeščinska 0 101,5 10,2811 Oskars Ozers 12. TukumaRaiņaģimn. LudmilaReimate 0 98,3 9,9612 Alīna Vinogradova 12. Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 89 9,0213 Anastasija Matvejeva 12. Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 89 9,0214 Anete Romanauska 12. Saldus2.vsk. AntoņinaJapina 0 85,8 8,6915 Armands Ancāns 12. JēkabpilsValstsģimn. SandraTurkupole 0 80,9 8,216 Ēriks Gopaks 12. RīgasZolitūdesģimn. NatālijaPopova 0 76,7 7,7717 Darja Gromova 12. RīgasZolitūdesģimn. NatālijaPopova 0 76,7 7,7718 Zane Šmite 12. KandavasK.Mīlenbahavsk. InāraBatņa 0 47,5 4,8119 Kārlis Pleiko 12. JēkabpilsValstsģimn. SandraTurkupole 0 47 4,7620 Karīna Konstantinova12. Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 29 2,9421 Karīna Jelagova 12. Rēzeknes6.vsk. IrinaMatule 0 29 2,9422 Olga Gavrilova 12. Rīgas72.vsk. PāvelsPestovs 0 26,5 2,69
12.KLAŠUGRUPA