Upload
others
View
21
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 1
Քննությունը կարդալու ընթացակարգը: Մինչև քննության
սկսվելը Դուք ունեք 15 րոպե այս քննության խնդիրները
կարդալու համար: Այդ ընթացքում մի՛ գրեք և հաշվարկներ
մի՛ կատարեք, հակառակ դեպքում Ձեզ կորակազրկեն: Այս
քննության պաշտոնական անգլերեն տարբերակը հասանելի է
պարզաբանումների համար:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 2
Տեսական քննություն
"Bonding the World with Chemistry"
49th INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD
Nakhon Pathom, THAILAND
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 3
Ընդհանուր ցուցումներ:
Էջերը: Այս տեսական քննությունը պարունակում է 60 էջ: Խնդիրների թիվը
11 է:
Քննությունը կարդալու ընթացակարգը: Մինչև քննության սկսվելը Դուք
ունեք 15 րոպե այս քննության խնդիրները կարդալու համար: Այդ
ընթացքում մի՛ գրեք և հաշվարկներ մի՛ կատարեք, հակառակ դեպքում Ձեզ
կորակազրկեն: Այս քննության պաշտոնական անգլերեն տարբերակը
հասանելի է պարզաբանումների համար:
Քննության տևողությունը: Դուք ունեք 5 ժամ այս քննության համար:
Քննության սկիզբը և ավարտը: Դուք պետք է սկսեք փորձը միայն «Սկիզբ»
հրամանի հայտարարումից հետո և ավարտեք այն անմիջապես «Դադար»
հրամանի հայտարարման ժամանակ:
«Դադար» հրամանից նույնիսկ 1 րոպե անց Ձեր աշխատանքները
պետք է դադարեցված լինեն, այլապես Ձեր քննությունը չեղյալ
կհամարվի:
«Դադար» հրամանի հայտարարումից հետո տեղադրե՛ք Ձեր
քննության թերթիկները ծրարի մեջ և սպասե՛ք Ձեր տեղում:
Քննության պատասխանատուն կմոտենա և կվերցնի Ձեր գրավորը:
Պատասխանների ձևաթղթեր: Բոլոր պատասխաններն ու արդյունքները
պետք է պարզ գրված լինեն դրանց համար նախատեսված
համապատասխան հատվածում՝ ստուգման համար: Կստուգվեն միայն
գրիչով գրված պատասխանները:
Օգտվե՛ք միայն Ձեզ հատկացված գրիչներից:
Պատասխանների համար նախատեսված վանդակներից դուրս
գրվածը չի ստուգվի: Դուք կարող եք թերթերի հակառակ էջերն
օգտագործել որպես սևագրություն:
Հաշվիչ: Հաշվարկների համար օգտագործե՛ք միայն 49th
IChO-ի կողմից Ձեզ
տրված հաշվիչները:
Օգնության կարիք ունե՞ք: Օգնության կարիք ունենալու դեպքում (օր.
լրացուցիչ սնունդ կամ խմիչք կամ էլ զուգարանի կարիք) թափահարե՛ք
սեղանին դրված նարնջագույն IChO դրոշակը:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 4
Խնդիրների ցանկ
Խնդիր
No. Վերնագիր Էջ
% of Total
Score
1 Պրոպենի արտադրությունը հետերոգեն կատալիզով Production of propene using heterogeneous catalysts
5 6%
2
Իզոտոպի կինետիկական էֆեկտ (ԻԿԷ) և
տատանողական էներգիայի զրոյական մակարդակ
(ՏԷԶՄ) Kinetic isotope effect (KIE) and zero-point vibrational energy
(ZPE)
9 6%
3 Քիմիական ռեակցիաների թերմոդինամիկա Thermodynamics of chemical reactions
15 6%
4 Էլեկտրոքիմիա Electrochemistry
19 5%
5 Ֆոսֆատն ու սիլիկատը հողում Phosphate and silicate in soil
25 5%
6 Երկաթ Iron
30 6%
7 Քիմիական կառուցվածքի փազլներ Chemical Structure Puzzles
35 6%
8 Սիլիցիումի օքսիդի մակերեսը Silica Surface
41 5%
9 Դեպի անհայտ միացությունը Into the Unknown
45 6%
10 Ալկալոիդների ամբողջական սինթեզ Total Synthesis of Alkaloids
48 7%
11 Պտույտ և խիրալություն Twist & Chirality
53 2%
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 5
Problem 1 A B C
Total A1 A2 A3
Total 4 1 2 7 6 20
Score
Խնդիր 1: Պրոպենի արտադրությունը հետերոգեն կատալիզով
Պրոպենը կամ պրոպիլենը Թայլանդի և ամբողջ աշխարհի
նավթարդյունաբերության մեջ համարվում է ամենաարժեքավոր
միացություններից մեկը: Պրոպենի կիրառման լավ օրինակ է հանդիսանում
պոլիպրոպիլենի (PP) արտադրությունը:
Մաս A:
Պրոպեն կարելի է ստանալ պրոպանի ուղղակի դեհիդրոգենացիայից
հետերոգեն կատալիզատորի ներկայությամբ: Սակայն, այս ռեակցիան
արդյունավետ չէ տնտեսական տեսանկյունից՝ ռեակցիայի բնույթի պատճառով:
Ներքևում նշված յուրաքանչյուր հարցի համար ներկայացրե՛ք հակիրճ
բացատրություն: Լրացուցիչ ինֆորմացիա. Hկապ(C=C) = 1.77Hկապ(C-C), Hկապ(H-H) =
1.05Hկապ(C-H) և Hկապ(C-H) = 1.19Hկապ(C-C), որտեղ Hկապ-ը նշված քիմիական կապի
միջին էնթալպիան է:
1-A1) Որքա՞ն է կազմում էնթալպիայի փոփոխությունը պրոպանի ուղղակի
դեհիդրոգենացիայի ընթացքում: Ներկայացրեք ձեր հաշվարկը՝ պատասխանն
արտահայտելով Hկապ(C-C) տեսքով:
Հաշվարկ:
Խնդիր 1
6% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 6
1-A2) Այս պրոցեսում դժվար է ավելացնել պրոպենի քանակը հաստատուն
ջերմաստիճանում ճնշումը բարձրացնելու միջոցով: Ո՞ր օրենքը կամ սկզբունքն է
լավագայուն կերպով բացատրում այս ֆենոմենը: Ցույց տվե՛ք ձեր պատասխանը՝
շրջանակներից մեկում “” նշելով:
⃝ Բոյլի օրենք
⃝ Չարլզի օրենք
⃝ Դալտոնի օրենք
⃝ Ռաուլի օրենք
⃝ Լէ Շատելյեի սկզբունք
1-A3) Սկզբնականորեն համակարգը հավասարակշռության մեջ է: 1-A1) հարցի
համաձայն պրոպանի դեհիդրոգենացիայի համար բերված նշաններից ո՞րը կամ
որո՞նք են համակարգի թերմոդինամիկական պարամետրերի համար ճիշտ
նշան(ներ)ը: Ցույց տվե՛ք ձեր պատասխաները օղակների մեջ նշելով “”:
H S G T*
⃝ - + + ցածր
⃝ - + - բարձր
⃝ - - + ցածր ⃝ - - - բարձր
⃝ + + + ցածր
⃝ + + - բարձր
⃝ + - + ցածր
⃝ + - - բարձր ⃝ Նշվածներից ոչ մեկը ճիշտ չէ
* Հարաբերությունը սկզբնական ջերմաստիճանին նույն պարցիալ
ճնշուման դեպքում:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 7
Մաս B:
Պրոպենի մեծ քանակներ ստանալու համար ավելի լավ ռեակցիա է
հանդիսանում օքսիդատիվ դեհիդրոգենացումը (ՕԴՀ), օգտագործելով պինդ
կատալիզատորներ՝ ինչպիսիք են վանադիումի օքսիդները, մոլեկուլյար թթվածին
գազի ներկայությամբ: Չնայած այս ռեակցիան դեռ շատ հետազոտությունների
կարիք ունի, բայց այն շատ խոստումնալից այլընտրանքային եղանակ է պրոպենի
արդյունաբերական քանակների ստացման համար:
1-B) Պրպանի ծախսի ընդհանուր արագությունը նշված ռեակցիայում հետևյալն է՝
283
8
OoxHCred
HC
pk
p
pk
p
1r
3 , որտեղ kred և kox–ը կատալիզատորի (մետաղի օքսիդի)
պրոպանով վերականգման և մոլեկուլային թթվածնով կատալիզատորի
օքսիդացման համապատասխան արագությունների հաստատուններն են: p -ն
ստանդարտ ճնշումն է՝ 1 բար: Հայտնի է, որ կատալիզատորի օքսիդացման
արագությունը 100 000 անգամ արագ է կատալիզատորով պրոպանի
օքսիդացումից: Հայտնի է նաև, որ p
pkr
HC
obsHC3
3
8
8 600 Կ-ում, որտեղ kobs-ն այդ
ջերմաստիճանում դիտված արագության հաստատունն է (0.062 մոլ վ-1):
Կատալիզատոր պարունակող ռեակտորով շարունակաբար անցկացրել են
պրոպան և թթվածին՝ 1 բար ընդհանուր ճնշմամբ: Որոշե՛ք, kred-ի և kox-ի
արժեքները, եթե պրոպանի պարցիալ ճնշումը 0,1 բար է: Պրոպենի պարցիալ
ճնշումն անտեսել:
Հաշվարկ:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 8
Մաս C:
Մետաղ օքսիդային կատալիզատորն իր մակերեսին պարունակում է
թթվածնի ատոմներ, որոնք հանդիսանում են ակտիվ կենտրոններ օքսիդատիվ
դեհիդրոգենացման ռեակցիայի (ՕԴՀ) համար:
red*-ը թթվածնի վերականգնված ձևն է, իսկ O(s)-ը դա կատալիզատորի
մակերեսին գտնվող թթվածնի ատոմներն են: Կատալիզատորի ներկայությամբ
այս ռեակցիայի ենթադրյալ մեխանիզմներից մեկը կարելի է գրել հետևյալ 3
փուլերով:
C3H8(g) + O(s) 1k C3H6(g) + H2O(g) + red* (1)
C3H6(g) + 9O(s) 2k 3CO2(g) + 3H2O(g) + 9red* (2)
O2(g) + 2red* 3k 2O(s) (3)
Տրված է, որ sitesactive of number total
sitesreduced of number
(վերականգնման կենտրոնների հարաբերությունը ակտիվ կենտրոնների
ընդհանուր թվին), վերը բերված 3 փուլերի արագության հավասարումներն են՝
)1(8311 HCpkr ,
)1(6322 HCpkr ,
և 233 Opkr .
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 9
1-C) Ընդունեք, որ կատալիզատորի մակերեսին թթվածնի ատոմների թիվը մնում է
հաստատուն ամբողջ ռեակցիայի ընթացքում: Հաշվե՛ք, -ն՝ որպես k1, k2, k3, 83HCp ,
63HCp և 2Op -ի կախվածության ֆունկցիա:
Հաշվարկ:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 10
Problem 2 A
Total A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
Total 2 2 7 3 3 1 5 1 24
Score
Խնդիր 2: Իզոտոպի կինետիկական էֆեկտ (ԻԿԷ) և տատանողական էներգիայի
զրոյական մակարդակ (ՏԷԶՄ)
ԻԿԷ-ի և ՏԷԶՄ-ի հաշվարկ
Իզոտոպի կինետիկական էֆեկտը (ԻԿԷ) դիտվում է այն դեպքերում, երբ
ատոմներից մեկն այլ իզոտոպով փոխելիս փոխվում է նաև ռեակցիայի
արագության հաստատունը: ԻԿԷ-ը կարելի է կիրառել հաստատելու համար, թե
ջրածնի հետ կապերից ո՞րն է քանդվում տվյալ ռեակցիայում: C-H և C-D կապերի
ակտիվացիայի արագությունների տարբերությունը հաշվելու համար կիրառվում է
հարմոնիկ օսցիլատորային մոդելը: (D = H12 ):
Տատանման հաճախությունը ()ըստ հարմոնիկ օսցիլատորային մոդելի
ներկայացվում է հետևյալ կերպ՝
k
2
1 ,
որտեղ k -ն կապի կոշտությունն է, իսկ -ն՝ բերված զանգվածը:
Մոլեկուլի տատանողական էներգիաները որոշվում են հետևյալ կերպ՝
2
1hnEn
,
որտեղ n-ը տատանողական քվանտային թիվն է, որի հնարավոր արժեքները
կարող են լինել 0, 1, 2, ... Ամենացածր տատանողական էներգիայի մակարդակի
էներգիան (En, երբ n= 0) կոչվում է տատանողական էներգիայի զրոյական
մակարդակ (ՏԷԶՄ):
Խնդիր 2
6% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 11
2-A1) Հաշվե՛ք, C-H (CH) և C-D (CD)- ի բերված զանգվածները զանգվածի
ատոմային միավորներով: Ընդունե՛ք, որ դեյտերիումի զանգվածը հավասար է
ջրածնի զանգվածի կրկնապատիկին:
Հաշվարկ:
[Եթե 2-A1)-ում չեք կարողանում հաշվել CH և CD արժեքները՝ օգտագործեք CH =
1.008 և CD = 2.016 արժեքները հետագա հարցերի համար: Հաշվի առե՛ք, որ տրված
արժեքները միշտ չէ որ մոտ են իրական արժեքներին:]
2-A2) Հայտնի է, որ կապի կոշտությունը (k) C-H կապի պտտման համար նույն է
ինչ C-D կապինը և C-H կապի պտտման հաճախականությունը (ν) 2900 սմ-1 է:
Հաշվե՛ք, C-D կապի պտտման հաճախականությունը (սմ-1):
Հաշվարկ:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 12
2-A3) Համաձայն 2-A2) հարցի C-H և C-D կապերի պտտման
հաճախականություններին՝ հաշվե՛ք C-H և C-D կապերի պտտման
տատանողական էներգիայի զրոյական մակարդակների (ՏԷԶՄ) արժեքները կՋ
մոլ-1-ով:
Հաշվարկ:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 13
[Եթե չե՛ք կարողանում հաշվել ՏԷԶՄ-ի արժեքները 2-A3) հարցում, ապա հետագա
հաշվարկների համար օգտագործե՛ք ՏԷԶՄCH = 7.23 կՋ/մոլ և ՏԷԶՄCD = 2.15 կՋ/մոլ
արժեքները հարցի համապատասխան բաժինների համար: Հաշվի առե՛ք, որ
տրված արժեքները միշտ չէ, որ մոտ են իրական արժեքներին:]
Իզոտոպի կինետիկական էֆեկտ (ԻԿԷ)
Ելնելով տատանողական էներգիայի զրոյական մակարդակների
արժեքների տարբերությունից՝ կարելի է հասկանալ, որ ջրածնային միացությունը
և համապատասխան դեյտերիումային միացությունը փախազդում են տարբեր
արագություններով:
C-H և C-D կապերի դիսոցացիայի ռեակցիաներից յուրաքանչյուրի
անցումային վիճակների էներգիաները հավասար են: Հավասար են նաև
արգասիքների էներգիաները: Հետևաբար C-H և C-D կապերի մոտ իզոտոպային
էֆեկտն առաջանում է տատանողական էներգիայի զրոյական մակարդակների
տարբերության պատճառով:
2-A4) Հաշվե՛ք, C-H և C-D կապերի դիսոցացիայի էներգիաների տարբերությունը
( CHBDECDBDE ) կՋ մոլ-1-ով:
Հաշվարկ:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 14
2-A5) Ընդունեք, որ C-H/C-D կապերի ճեղքման ակտիվացման էներգիաները (Ea),
գրեթե հավասար են կապերի դիսոցման էներգիաներին, իսկ կապերի ճեղքման
պրոցեսի համար Արենիուսի գործակիցը երկու՝ C-H և C-D կապերի համար էլ
նույն է: Գտե՛ք, C-H/C-D կապերի ճեղքման ռեակցիաների արագության
հաստատունների հարաբերությունը (kCH/kCD) 25 oC-ում:
Հաշվարկ:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 15
ԻԿԷ-ի կիրառումը ռեակցիաների մեխանիզմնեի ուսումնասիրության մեջ
Ուսումնասիրվել է դեյտերումացված և չդեյտերումացված
դիֆենիլմեթանոլի օքսիդացումը ավելցուկով վերցրած քրոմական թթվով:
2-A6) C0-ով նշանակված է դեյտերումացված դիֆենիլմեթանոլի և
չդեյտերումացված դիֆենիլմեթանոլի սկզբնական կոնցենտրացիաները, իսկ Ct -ով
կոնցենտրացիաները ժամանակի t պահին: Ներկայացված են երկու գրաֆիկներ,
(Figure 2a և Figure 2b) որից պարզ է դառնում, որ ռեակցիաների հաստատուններն
առաջին կարգի են:
Figure 2a Figure 2b
Ո՞ր գրաֆիկն է համապատասխանում դեյտերումացված դիֆենիլմեթանոլի
օքսիդացմանը և ո՞րը չդեյտերումացված դիֆենիլմեթանոլի օքսիդացմանը:
Ընտրեք ձեր պատասխանը նշելով “” շրջանակներից մեկի մեջ:
Դեյտերումացված դիֆենիլմեթանոլի օքսիդացում: ⃝ Figure 2a ⃝ Figure 2b
Չդեյտերումացված դիֆենիլմեթանոլի օքսիդացում: ⃝ Figure 2a ⃝ Figure 2b
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0 100 200 300 400 500
ln (
C0/C
t)
Time / min
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0 15 30 45 60 75 90
ln (
C0/C
t)
Time / min
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 16
2-A7) Որոշե՛ք, kCH, kCD-ը (րոպե-1), և kCH/kCD-ը՝ օգտվելով 2-A6) հարցում տրված
գրաֆիկներից:
Հաշվարկ:
2-A8) Ենթադրվում է, որ ռեակցիայի մեխանիզմը ունի հետևյալ տեսքը:
Ելնելով 2-A6) և 2-A7) հարցերի տվյալները, գտե՛ք, թե նշված 3 փուլերից, ո՞րն է
ռեակցիայի արագությունը որոշող փուլը:
Ընտրեք ձեր պատասխանը նշելով “” շրջանակներից մեկի մեջ:
⃝ Step (1) ⃝ Step (2) ⃝ Step (3)
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 17
Problem 3 A B Total
A1 A2 A3
Total 7 3 8 6 24
Score
Խնդիր 3: Քիմիական ռեակցիաների թերմոդինամիկա
Մաս A:
Արդյունաբերության մեջ մեթանոլ ստանում են ածխածնի մոնօքսիդի ու
ջրածնի խառնուրդը ցինկի օքսիդ/պղնձի օքսիդ կատալիզատորի վրա
տաքացնելով:
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g).
Այս 3 գազերի առաջացման ստանդարդ էնթալպիաների (Hfo) և բացարձակ
էնթրոպիաների արժեքները 1 բար ճնշման ու սենյակային ջերմաստիճանի
պայմաններում (298 Կ) տրված են աղյուսակում:
Գազ Hfo (կՋ մոլ-1) S
o (Ջ Կ-1 մոլ-1)
CO(g) -111 198
H2(g) 0 131
CH3OH(g) -201 240
3-A1) Հաշվե՛ք, ռեակցիայի Ho-ի, So-ի, Go-ի, և Kp -ի արժեքները 298 Կ-ում:
Հաշվարկ:
Ho = ………..……… կՋ
So = ………….…….. Ջ Կ-1
Go = ………..………. կՋ
Խնդիր 3
6% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 18
Kp = ….…………….
Եթե 3-A1) կետում չեք կարողանում հաշվել Kp-ի արժեքը 298 Կ-ում, ապա
հետագայում օգտագործեք Kp = 9 × 10 5 արժեքը:
3-A2) Մեթանոլի սինթեզի ռեակտորի ջերմաստիճանը 600 Կ է: Հաշվե՛ք, Kp-ի
արժեքը այս ջերմաստիճանում, ընդունեք որ Ho-ը և So-ը ջերմաստիճանից
կախված չեն:
Հաշվարկ:
Kp = ………………………..
Եթե 3-A2) կետում չեք կարողանում հաշվել Kp-ի արժեքը 600 Կ-ում, ապա
հետագայում օգտագործեք Kp = 1.0×10-2 արժեքը:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 19
3-A3) Մեթանոլի արտադրության համար ռեակտորի մեջ խառնում են 2.00 մոլ
ջրածին՝ ածխածնի մոնօքսիդի յուրաքանչյուր 1 մոլի համար: Պարզվել է, որ
հավասարակշռության հաստատումից հետո մեթանոլի մոլային ֆրակցիան
կազմել է 0.18: Որքա՞ն է 600 Կ-ում ընդհանուր ճնշումը ռեակտորում:
Հաշվարկ:
Ընդ. ճնշում = ………………………. բար:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 20
Մաս B:
3-B) Ունենք հետևյալ փակ համակարգը 300 Կ ջերմաստիճանում: Համակարգը
բաղկացած է 2 մասից, որոնք իրարից բաժանված են փականով (valve), որի
ծավալը կարելի է անտեսել: A մասը պարունակում է 0,100 մոլ արգոն, իսկ B մասը
0,200 մոլ ազոտ: A և B մասերի ճնշումները հավասար են (P): Համակարգի 2
մասերի ծավալները, VA և VB, այնպես են ընտրված, որ ներսի գազերը կարելի է
ընդունել իդեալական:
Փականը բացել են և թողել են, որ համակարգում հաստատվի
հավասարակշռություն: Ընդունեք, որ 2 գազերի առաջացրած խառնուրդը
իդեալական է: Հաշվե՛ք, Գիբսի ազատ էներգիայի փոփոխությունը 300 Կ-ում G :
Հաշվարկ:
G = ………..………. Ջ
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 21
Problem 4
(5%)
A Total
A1 A2 A3 A4
Total 4 1 5 6 16
Score
Խնդիր 4: Էլեկտրոքիմիա
Մաս A: Գալվանական էլեմենտ
Փորձը կատարվում է 30.00ºC ջերմաստիճանում: Էլեկտրոքիմիական էլեմենտը
կազմված է ջրածնային կիսաէլեմենտից [Pt(պ)│H2(գ)│H+(ջր)], որը պարունակում է
պլատինային էլեկտրոդ ընկղված բուֆերային լուծույթի մեջ ջրածնի ճնշման տակ:
Այս ջրածնային կիսաէլեմենտը միացված է մետաղական կիսաէլեմենտին, որտեղ
մետաղը (M) ընկղմված է անհայտ կոնցենտրացիայով M2+(ջր) լուծույթի մեջ: 2
կիսաէլեմենտները իրար միացված են աղային կամրջակով ինչպես ցույց է տրված
նկար 1-ում:
Տեղեկացում: Վերականգման ստանդարտ պոտենցիալների արժեքները տրված են
աղյուսակ 1-ում:
Figure 1 The galvanic cell
Խնդիր 4
5% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 22
Աղյուսակ 1:Վերականգման ստանդարտ պոտենցիալներ (298-308 Կ)
Կիսառեակցիա E๐ (Վ)
Ba2+
(aq) + 2e- Ba(s) -2.912
Sr2+
(aq) + 2e- Sr(s) -2.899
Ca2+
(aq) + 2e- Ca(s) -2.868
Er2+
(aq) + 2e- Er(s) -2.000
Ti2+
(aq) + 2e- Ti(s) -1.630
Mn2+
(aq) + 2e- Mn(s) -1.185
V2+
(aq) + 2e- V(s) -1.175
Cr2+
(aq) + 2e- Cr(s) -0.913
Fe2+
(aq) + 2e- Fe(s) -0.447
Cd2+
(aq) + 2e- Cd(s) -0.403
Co2+
(aq) + 2e- Co(s) -0.280
Ni2+
(aq) + 2e- Ni(s) -0.257
Sn2+
(aq) + 2e- Sn(s) -0.138
Pb2+
(aq) + 2e- Pb(s) -0.126
2H+(aq) + 2e
- H2(g) 0.000
Sn4+
(aq) + 2e- Sn
2+(aq) +0.151
Cu2+
(aq) + e- Cu
+(aq) +0.153
Ge2+
(aq) +2e- Ge(s) +0.240
VO2+
(aq) + 2H+(aq) +e
- V
3+(aq) + H2O(l) +0.337
Cu2+
(aq) + 2e- Cu(s) +0.340
Tc2+
(aq) + 2e- Tc(s) +0.400
Ru2+
(aq) + 2e- Ru(s) +0.455
I2(s) + 2e- 2I
-(aq) +0.535
UO22+
(aq) + 4H+(aq)+ 2e
- U
4+(aq) + 2H2O(l) +0.612
PtCl42-
(aq) + 2e- Pt(s) + 4Cl
-(aq) +0.755
Fe3+
(aq) + e- Fe
2+(aq) +0.770
Hg22+
(aq) + 2e- 2Hg(l) +0.797
Hg2+
(aq) + 2e- Hg(l) +0.851
2Hg2+
(aq) + 2e- Hg2
2+(aq) +0.920
Pt2+
(aq) + 2e- Pt(s) +1.180
MnO2(s) + 4H+(aq) + 2e
- Mn
2+(aq) + 2H2O(l) +1.224
Cr2O72-
(aq)+ 14H+(aq) + 6e
- 2Cr
3+ (aq) + 7H2O (l) +1.360
Co3+
(aq) + e- Co
2+(aq) +1.920
S2O82-
(aq) + 2e- 2SO4
2-(aq) +2.010
4-A1) Ամբողջ գալվանական էլեմենտում ընթացող ռեակցիայի
հավասարակշռության գործակիցը (Q) 2.18 x 10-4 է 30.00๐C-ում, իսկ էլեկտրաշարժ
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 23
ուժը +0.450 Վ է: Հաշվե՛ք, ստանդարտ վերականգման պոտենցիալը (E๐) և գտե՛ք
մետաղը“M”:
Տեղեկացում: QRTGG o ln
Հաշվարկ
Մետաղի M ստանդարտ վերականգման պոտենցիալը ……....………..………Վ
(Պատասխանե՛ք՝ նշելով ստորակետից հետո 3 թիվ)
Գրե’ք մետաղը “M”-ը …………..………
4-A2) Գրե՛ք գալվանական էլեմենտում ինքնաբերաբար ընթացող
օքսիդավերականգման ռեակցիայի հավասարակշռված հավասարումը:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 24
4-A3) Գալվանական էլեմենտում ( նկար1) M2+(ջր)-ի անհայտ կոնցենտրացիան
կարելի է գտնել յոդոմետրիկ տիտրացիայի միջոցով: M2+(ջր)-ի 25,00 սմ3 լուծույթը
լցրել են կոնաձև կոլբայի մեջ և ավելացրել են ավեցուկով KI: Առաջացած յոդի
տիտրման համար պահանջվել է 25,05 սմ3 0,800 մոլ դմ-3 նատրիումի թիոսուլֆատի
լուծույթ: Գրե՛ք, այս տիտրացիայի հետ կապված բոլոր օքսիդավերականգման
ռեակցիաների հավասարումները և հաշվեք M2+-ի կոնցենտրացիան:
Հաշվարկ
M2+
(aq)-ի լուծույթի կոնցենտրացիան ……….……… մոլ դմ -3
(պատասխանե՛ք՝ ստորակետից հետո նշելով 3 թվանշան)
Եթե չեք կարող գտնել պատասխանը օգտագործեք 0.950 մոլ դմ-3տվյալը որպես
M2+-ի կոնցենտրացիա:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 25
4-A4) Նկար 1-ում, եթե ջրածնային կիսաէլեմենտը գտնվում է ջրածնի 0,360 բար
ճնշման տակ, իսկ պլատինային էլեկտրոդը ընկղված է 500 սմ3 բուֆերային
լուծույթի մեջ, որը պարունակում է 0,050 մոլ կաթնաթթու (HC3H5O3) և 0,025 մոլ
նատրիումի լակտատ (C3H5O3Na), ապա գալվանական էլեմենտի էլեկտրաշարժ
ուժը +0.534 Վ է: Հաշվե՛ք, բուֆերային լուծույթի pH–ը և կաթնաթթվի դիսոցման
հաստատունը (Ka) 30.00๐C-ում:
Բուֆերային լուծույթի pH –ի հաշվարկ
Բուֆերային լուծույթի pH ……………………………………
(պատասխանն արտահայտեք ստորակետից հետո 2 թվերի ճշտությամբ)
Եթե չեք կարողանում գտնել պատասխանը ապա հետագա հաշվարկների համար
բուֆերային լուծույթի pH-ը ընդունեք 3,46:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 26
Կաթնաթթվի դիսոցման հաստատունի (Ka) որոշման հաշվարկ
Կաթնաթթվի դիսոցման հաստատուն (Ka) ………………………………
(պատասխանը գրեք ստորակետից հետո 2 թվի ճշտությամբ)
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 27
Problem
5 A
B C
D Total
A1 A2 C1 C2
Total 1 1 3 1 2 2 10
Score
Խնդիր 5: Ֆոսֆատն ու սիլիկատը հողում
Ֆոսֆորի տեղաշարժը և տարածվածությունը հողում սովորաբար
ուսումնասիրվում է հաջորդական էքստրակցիաների միջոցով: Հաջորդական
էքստրակցիաները կատարվում են թթվային կամ հիմնային ազդանյութերով հողից
անօրգանական ֆոսֆորը առանձնացնելու համար: Հողային նմուշը էքստրակտվել
և անալիզի է ենթարկվել հետևյալ կերպ:
Մաս A: Ընդհանուր ֆոսֆատի (PO43-) և սիլիկատի (SiO44-) որոշումը
5 գրամ հողի նմուշը լուծել են 50սմ3 լուծիչում, որում լուծվում է հողում եղած
ամբողջ ֆոսֆորն ու սիլիցիումը: Ստացված էքստրակտը անալիզվել է ֆոսֆորի և
սիլիցիումի ընդհանուր քանակները պարզելու համար: Ֆոսֆորի և սիլիցիումի
կոնցենտրացիաները եղել են համապատասխանաբար 5.16 մգ դմ-3 և 5.35 մգ դմ-3:
5-A1) Որոշե՛ք, PO43-ի զանգվածը միլիգրամներով 1,00 գրամ հողում:
Հաշվարկ
1 գ հողը պարունակում է PO43- = մգ (պատասխանը գրե՛ք
ստորակետից հետո 3 թվի ճշտությամբ)
Խնդիր 5
5% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 28
5-A2) Որոշե՛ք, SiO44--ի զանգվածը միլիգրամներով 1,00 գրամ հողում:
Հաշվարկ
1 գ հողը պարունակում է SiO44- = մգ (պատասխանը գրեք
ստորակետից հետո 3 թվի ճշտությամբ)
Մաս B: Ազատ PO43- –ի որոշումը թթվային էքստրակտում
Ֆոսֆատը կարելի է անալիզել մոլիբդենային կապույտի միջոցով: 1 մոլ
ֆոսֆատը փոխակերպվում է 1 մոլ մոլիբդենային կապույտ միացության: Այս
մեթոդը կիրառվում է թթվային էքստրակտում ֆոոսֆատի որոշման համար:
Աբսորբցիան(A) և թափանցելիությունը(T) որոշվել են 800 նմ ալիքի տակ:
Մոլիբդենային կապույտ միացության մոլային աբսորբցիան 6720 դմ3 մոլ-1 սմ-1 է և
բոլոր չափումները կատարվել են 1 սմ լայնությամբ կյուվետով:
Թափանցելիությունն ու աբսորբցիան արտահայտվում են հետևյալ
հավասարումներով:
T = I / Io
A = log (Io / I)
Որտեղ I-ն լուծույթով անցած լույսի ինտենսիվությունն է, իսկ Io-ն լուծույթի
վրա ընկնող լույսի ինտենսիվությունն է:
5-B1) Ֆոսֆատի բարձր կոնցենտրացիա պարունակող անհայտ նմուշը
անալիզելիս, որպես բլանկ օգտագործվել է 7.5 x 10-5 մոլ դմ-3 կոնցենտրացիայով
մոլիբդենային կապույտի լուծույթ, որով աբսորբցիան բերվել է 0-ի: Անհայտ նմուշի
թափանցելիությունը կազմել է 0,55: Հաշվե՛ք, նմուշի լուծույթում ֆոսֆատի
կոնցենտրացիան (մոլ դմ-3):
Հաշվարկ
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 29
Անհայտ նմուշում ֆոսֆատի կոնցենտրացիան = մոլ դմ -3
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 30
Մաս C: PO43- և SiO44- իոնների որոշումը հիմնային էքստրակտում
Հիմնային միջավայրում և ֆոսֆատը և սիլիկատը փոխազդում են մոլիբդատի հետ,
առաջացնելով դեղին մոլիբդոֆոսֆատ և մոլիբդոսիլիկատ: Ասկորբինաթթվով
հետագա վերականգնումով առաջանում են ինտենսիվ գունավորված
մոլիբդենային կապույտի միացությունները: Երկու կոմպլեքսներն էլ մաքսիմում
աբսորբցիա ունեն 800 նմ-ում: Գինեթթվի ավելացումը օգնում է չեզոքացնել
սիլիկատի ազդեցությունը ֆոսֆատի որոշման ժամանակ:
Պատրաստվել են ֆոսֆատի ստանդարտներ գինեթթվով և առանց գինեթթվի և
սիլիկատի ստանդարտներ առանց գինեթթվի: Կալիբրովկայի կորից ստացվել են
հետևյալ գծային հավասարումները:
Պայմաններ Գծային հավասարումներ
Ֆոսֆատը գինեթթվով և առանց
գինեթթվի
y = 6720x1
Սիլիկատը առանց գինեթթվի y = 868x2
y-ն աբսորբցիան է 800 նմ-ում,
x1-ը ֆոսֆատի կոնցենտրացիան է մոլ դմ-3,
x2-ը սիլիկատի կոնցենտրացիան է մոլ դմ-3
800 նմ-ում հիմնային էքստրակտի աբսորբցիան գինեթթվով և առանց գինեթթվի
համապատասխանաբար կազմել է 0,267 և 0,510:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 31
5-C1) Հաշվե՛ք, ֆոսֆատի կոնցենտրացիան հիմնային էքստրակտում-մոլ դմ-3 և
հաշվե՛ք, համապատասխան ֆոսֆորի քանակը մգ դմ-3:
Հաշվարկ
PO43- ի կոնցենտրացիան = մոլ դմ-3
P-ի կոնցենտրացիան = մգ դմ-3
(պատասխանը գրե՛ք, ստորակետից հետո 2 թվի ճշտությամբ)
5-C2) Հաշվե՛ք, սիլիկատի կոնցենտրացիան հիմնային էքստրակտում-մոլ դմ-3 և
հաշվե՛ք, համապատասխան սիլիցիումի քանակը մգ դմ-3:
Հաշվարկ
SiO44--ի կոնցենտրացիան = մոլ դմ-3
Si-ի կոնցենտրացիան = մգ դմ-3
(պատասխանը գրե՛ք, ստորակետից հետո 2 թվի ճշտությամբ)
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 32
Մաս D: Ամոնիումի ֆոսֆոմոլիբդատի սկզբնական կոնցենտրացիան
A 100 սմ3 ամոնիումի ֆոսֆոմոլիբդատի ջրային նմուշը ((NH4)3PMo12O40)
էքստրակցել են 5 սմ3 օրգանական լուծիչով: Օրգանական-ջուր բաշխման
գործակիցը (Kow) իրենից ներկայացնում է օրգանական ֆազում նյութի
կոնցենտրացիայի (co) հարաբերությունը ջրային ֆազի կոնցենտրացիային (cw):
Ամոնիումի ֆոսֆոմոլիբդատի Kow-ն հավասար է 5.0 է: Օրգանական ֆազում
ամոնիումի ֆոսֆոմոլիբդատի մոլյար աբսորբցիան 5000 դմ3 մոլ-1 սմ-1 է:
5-D) Եթե օրգանական ֆազում աբսորբցիան 0,200 է, հաշվե՛ք, ֆոսֆորի ընդհանուր
զանգվածը (մգ) սկզբնական ջրային նմուշում: Կյուվետի երկարությունը 1 սմ է:
Հաշվարկ
P-ի զանգվածը սկզբնական ջրային նմուշում = մգ
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 33
Problem 6
(6%)
A B C Total
A1 A2 B1 B2 B3 C1 C2
Total 3 8 4 3.5 5 2 4 29.5
Score
Խնդիր 6: Երկաթ
Երկաթը (Fe) երկրագնդի կեղևի չորրորդ ամենատարածված տարրն է, որն
օգտագործվում է մարդկության կողմից ավելի քան 5,000 տարի:
Մաս A:
Մաքուր երկաթի՝ հեշտությամբ օքսիդանալու հատկության պատճառով այն քիչ է
օգտագործվում: Համաձուլվածքներում օգտագործվող X տարրն ավելացվում է
երկաթին՝ նրա օքսիդացման նկատմամբ կայունությունը մեծացնելու նպատակով:
6-A1) Ստորև բերված է X տարրի մասին որոշակի տեղեկատվություն:
(1) Առաջին իոնիզացման ժամանակ պոկվում է n1 = 4 – l1 քվանտային թվերով
էլեկտրոնը:
(2) Երկրորդ իոնիզացման ժամանակ պոկվում է n2 = 5 – l2 քվանտային
թվերով էլեկտրոնը:
(3) X տարրի ատոմային զանգվածը փոքր է Fe-ի ատոմային զանգվածից:
Ո՞րն է X տարրը:
(Պատասխանն արտահայտե՛ք՝ գրելով պարբերական աղյուսակում տարրի ճիշտ
նշանը:)
6-A2) Ե՛վ Fe-ը և՛ X-ն առաջացնում են ծավալակենտրոն խորանարդ
կառուցվածքով բյուրեղացանցեր: Եթե մենք երկաթի բյուրեղավանդակում Fe-ի
ատոմներն ընդունենք որպես կոշտ գնդեր, ապա միավոր բջջում նրանց
զբաղեցրած ծավալը կլինի 1.59x10-23
սմ3: X-ի բյուրեղավանդակում միավոր բջջի
ծավալը հավասար է 0.0252 նմ3: Արդյունավետ ամբողջական համաձուլվածքի
պինդ լուծույթ առաջանում է այն դեպքում, երբ R = (|𝑅𝑋−𝑅𝐹𝑒|
𝑅𝐹𝑒) × 100
արտահայտությունը փոքր կամ հավասար է 15-ի, որտեղ RX-ը և RFe-ը
համապատասխանաբար X-ի և Fe-ի ատոմային շառավիղներն են: Կարո՞ղ են
արդյոք X-ը և Fe-ն առաջացնել արդյունավետ ամբողջական համաձուլվածքի պինդ
լուծույթ: Ցույց տվե՛ք Ձեր հաշվարկը: Հաշվարկի բացակայության դեպքում Դուք
միավոր չեք ստանա: Գնդի ծավալի հաշվարկի բանաձևն է՝ 4/3r3:
Խնդիր 6
6% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 34
Պատասխան (Նշե՛ք համապատասխան վանդակում:)
Այո (R 15) Ոչ (R > 15)
Հաշվարկ
RFe = ...…………...…..նմ RX = ………………….նմ R = ……………..…..
Մաս B:
Բնական ջրում երկաթը գտնվում է Fe(HCO3)2 միացության տեսքով, որը
լուծույթում առաջացնում է Fe2+
և HCO3- իոնները: Ջրից երկաթի հեռացման համար
Fe(HCO3)2 միացությունն օքսիդացնում են՝ ալուծելի Fe(OH)3 կոմպլեքսի
առաջացմամբ, որն էլ կարելի է առանձնացնել ջրից ֆիլտրմամբ:
6-B1) Fe2+
-ը կարելի է օքսիդացնել KMnO4-ի միջոցով հիմնային լուծույթում, որի
ընթացքում կառաջանան Fe(OH)3 և MnO2 նստվածքները: Գրե՛ք հիմնային
միջավայրում այդ ռեակցիայի գումարային իոնական հավասարումը:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 35
Այդ միջավայրում HCO3 իոնները վերածվում են CO3
2-ի: Գրե՛ք հիմնային
միջավայրում այդ ռեակցիայի գումարային իոնական հավասարումը:
6-B2) 2-ից ավել ատոմ պարունակող A կովալենտ միացությունը, որը
հանդիսանում է օքսիդացնող ագենտ, կարող է ստացվել երկատոմանի հալոգենի
մոլեկուլի (Q2) և NaQO2 միացության միջև փոխազդեցությունից: 1Q2 + xNaQO2 yA + zNaQ որտեղ x+y+z ≤ 7
որտեղ x, y և z-ը հավասարեցված քիմիական հավասարման գործակիցներն են:
Ջրածնի և հալոգենի միջև առկա բինար միացությունների մեջ HQ միացությունն
ունի ամենացածր եռման ջերմաստիճանը: Գտե՛ք Q տարրը և գծե՛ք A միացության
Լյուիսի կառուցվածքն՝ առանց ատոմների վրա լիցքի նշանի ուղղակի
ցուցադրման, եթե A միացությունն ունի չզույգված էլեկտրոն:
(Պատասխանն արտահայտե՛ք՝ գրելով պարբերական աղյուսակում տարրի ճիշտ
նշանը:)
6-B3) D միացությունն անկայուն օքսիդացնող ագենտ է, որը կարելի է օգտագործել
բնական ջրից Fe(HCO3)2 միացության հեռացման նպատակով: Այն բաղկացած է G,
Z և ջրածին տարրերից և նրանում Z-ի օքսիդացման աստիճանը +1 է: Այս
միացությունում ջրածինը միացած է ավելի մեծ էլեկտրաբացասականության
Q = ……………........
A միացության Լյուիսի կառուցվածքը
Ի՞նչ մոլեկուլային երկրաչափություն ունի A միացությունը: (Նշե՛ք
համապատասխան վանդակում:)
գծային թեք ցիկլիկ տետրաէդրալ հարթ եռանկյուն այլ
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 36
արժեք ունեցող տարրի ատոմին: Ստորև բերված է G և Z-ի վերաբերյալ որոշ
տեղեկություն:
(1) Իր նորմալ վիճակում G-ն գտնվում է երկատոմանի G2 միացության
տեսքով:
(2) Z-ն ունի E տարրից մեկով քիչ պրոտոն: Ստանդարտ պայմաններում E-ն
գտնվում է գազի տեսքով, իսկ Z2 միացությունը սուբլիմացվող պինդ նյութ է:
(3) EG3 միացությունն ունի պիրամիդալ (բրգաձև) կառուցվածք:
Գտե՛ք G և Z տարրերը և նկարե՛ք D միացության մոլեկուլային կառուցվածքը:
(Պատասխանն արտահայտե՛ք՝ գրելով պարբերական աղյուսակում տարրի ճիշտ
նշանը:)
G = …….………….…… Z = ……………….…..
D միացության մոլեկուլային կառուցվածքը
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 37
Մաս C: 59
Fe-ը ռադիոդեղագիտական իզոտոպ է, որն օգտագործվում է փայծաղում երկաթի
նյութափոխանակության ուսումնասիրման համար: Այս իզոտոպը տրոհվում է 59
Co-ի հետևյալ կերպ՝
𝐹𝑒2659 𝐶𝑜27
59 + a + b (1)
6-C1) Հավասարում (1)-ոմ որո՞նք են a-ն և b-ն: (Նշե՛ք համապատասխան
վանդակում:)
պրոտոն
proton
նեյտրոն
neutron
բետա
beta
պոզիտրոն
positron
ալֆա
alpha
գամա
gamma
6-C2) Քննարկենք հավասարում (1)-ը: Եթե 59Fe իզոտոպը թողնենք 178 օր, որը
հավասար է n անգամ նրա կիսատրոհման պարբերությանն (t1/2), ապա 59Co-ի և
59Fe-ի մոլային հարաբերությունը հավասար կլինի 15:1 համապատասխանաբար:
Որքա՞ն է 59Fe իզոտոպի կիսատրոհման պարբերությանն (t1/2) օրերով, եթե n-ն
ամբողջ թիվ է: Ցույց տվե՛ք Ձեր հաշվարկը:
Հաշվարկ:
59
Fe-ի կիսատրոհման պարբերություն = …………………….օր (ստորակետից
հետո 1 թվանշան)
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 38
Problem 7
(6%)
A Total
A1 A2 A3 A4 A5
Total 4.5 1.5 6 6 2 20
Score
Խնդիր 7: Քիմիական կառուցվածքի փազլներ
Տիտանի կոմպլեքսներն ուսումնասիրվում են իրենց հակաուռուցքային
ակտիվության համար: Շատ հանգամանքներ, ինչպիսիք են իզոմերիան և
չափսերն, այդ կոմլպեքսների ակտիվության վրա թողնում են որոշակի
ազդեցություն: Այս խնդրում գործ ենք ունենում տիտանի որոշ կոմպլեքսների
սինթեզի և վերլուծության հետ:
7-A1) Թթվային միջավայրում 75 C ջերմաստիճանում 2 էկվիվալենտ 2-
երրորդային-բութիլֆենոլի, 2 էկվիվալենտ ֆորմալդեհիդի և N,N'-դիմեթիլէթիլեն-
1,2-դիամինի միջև փոխազդեցությունից առաջանում են նույն C26H40N2O2 էմպիրիկ
բանաձևն ունեցող երեք հիմնական արգասիքներ՝ ըստ ստորև բերված ռեակցիայի
հավասարման: Նկարե՛ք յուրաքանչյուր արգասիքի կառուցվածքային բանաձևը:
Արգասիք 1:
Արգասիք 2:
Խնդիր 7
6% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 39
Արգասիք 3:
7-A2) Եթե 2-երրորդային-բութիլֆենոլի փոխարեն օգտագործվի 2,4-դի-
երրորդային-բութիլֆենոլ նույն քանակական հարաբերությամբ ինչ հարց 7-A1)-
ում, ապա կառաջանա միան X միացությունը: Նկարե՛ք X միացության
կառուցվածքային բանաձևը:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 40
Չեզոք մթնոլորտում և դիէթիլ եթերում 7-A2) հարցում ստացված X միացության և
Ti(OiPr)4-ի [
iPr = իզոպրոպիլ] փոխազդեցությունից առաջանում է Ti-ի վեց
կոորդինացիոն թվով Y կոմպլեքս և իզոպրոպանոլ: Y կոմպլեքսը հանդիսանում է
դեղին բյուրեղական պինդ նյութ:
(հավասարում 1)
X, Ti(OiPr)4 և Y միացությունների ՈւՄ-Տեսանելի (UV-Vis) սպեկտրը ցույց է տալիս,
որ = 370 նմ-ում միայն Y արգասիքն ունի աբսորբցիա: Փոխելով Ti(OiPr)4 և Y
միացությունների ծավալները (յուրաքանչյուրը 0.50 մոլ դմ-3 կոնցենտրացիայով) և
օգտագործելով բենզոլը որպես լուծիչ՝ ստացվում են աբսորբցիայի հետևյալ
տվյալները = 370 նմ-ում:
X-ի ծավալ
(սմ 3)
Ti(OiPr)4-ի ծավալ
(սմ 3)
Բենզոլի ծավալ
(սմ3)
Աբսորբցիա Absorbance
0 1.20 1.80 0.05
0.20 1.00 1.80 0.25
0.30 0.90 1.80 0.38
0.50 0.70 1.80 0.59
0.78 0.42 1.80 0.48
0.90 0.30 1.80 0.38
1.10 0.10 1.80 0.17
1.20 0 1.80 0.02
7-A3) Ստորև բերված աղյուսակում լրացրե՛ք համապատասխան արժեքները:
4
i Pr)Ti(O of mole + of mole
of mole
X
X
Աբսորբցիա
Absorbance
0.05
0.25
0.38
0.59
0.48
0.38
0.17
0.02
(ստորակետից հետո 2 թվանշան)
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 41
Ստորև տրված համապատասխան տեղում գծե՛ք 4
i Pr)Ti(O of mole + of mole
of mole
X
X-ի և
աբսորբցիայի միջև կախվածությունն արտահայտող գրաֆիկը:
mole of X
mole of X + mole of Ti(Oi Pr)4
հարաբերության այն արժեքը, որի դեպքում Y կոմպլեքսն
առկա է առավելագույն քանակով ցույց է տալիս Y կոմպլեքսում X-ի մոլային
հարաբերությունը: Վերը նշված գրաֆիկի հիման վրա որոշե՛ ք Y կոմպլեքսում Ti:X
մոլային հարաբերությունը:
Y կոմպլեքսում Ti:X մոլային հարաբերությունն է՝ ................................................
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Ab
sorb
ance
X-ի մոլը
X-ի մոլը + Ti(OiPr)4-ի մոլը
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 42
7-A4) Ti-ի Y կոմպլեքսի կոորդինացիոն թիվը հավասար է վեցի: Y կոմպլեքսի ИК
(IR) սպեկտրը չի պարունակում լայն փռված աբսորբցիոն կոր 3200–3600 սմ-1
միջակայքում: Y-ը գոյություն ունի երեք դիաստերեոմերների տեսքով: Անտեսելով
N-ի ատոմների ստերեոքիմիան՝ պարզ նկարե՛ք բոլոր երեք դիաստերեոմերների
կառուցվածքային բանաձևերը:
Նկտե՛ք, որ Ձեզանից չի պահանջվում նկարել լիգանդի ամբողջական
կառուցվածքը: Միայն նշե՛ք տիտանի հետ կոորդինացիա առաջացնող դոնոր
ատոմներն, իսկ նրանց միջև լիգանդի շղթան կարող եք նկարել հետևյալ կերպ՝
Օրինակ: կարելի է նկարել այսպես:
**Եթե 7-A2) հարցի կառուցվածքը չեք գտել, ապա օգտագործե՛ք ստորև բերված X-
ի սիմվոլիկ կառուցվածքը, որտեղ A-ն և Z-ը դոնոր ատոմներ են:
Դիաստերեոմեր 1:
Դիաստերեոմեր 2:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 43
Դիաստերեոմեր 3:
7-A5) Որոշակի պայմաններում հավասարում 1-ում ցուցադրված ռեակցիայի
ընթացքում առաջանում է Y կոմպլեքսի միայն մեկ դիաստերեոմեր: Իմանալով, որ
Y կոմպլեքսի տրված կառուցվածքները «ֆիքսված» են (չկա ներմոլեկուլային
շարժում) և CDCl3-ում Y կոմպլեքսի 1H NMR սպեկտրն ունի երրորդային բութիլ
խմբերին համապատասխանող չորս սինգլետ՝ 1.25, 1.30, 1.66 և 1.72 քիմիական
շեղումներով՝ գծե՛ք Y կոմպլեքսի միակ հնարավոր դիաստերեոմերի
կառուցվածքային բանաձևը:
(Ձեզանից չի պահանջվում նկարել լիգանդի ամբողջական կառուցվածքը: Միայն
նշե՛ք կոորդինացիա առաջացնող դոնոր ատոմներն, իսկ նրանց միջև լիգանդի
շղթան ցուցադրե՛ք 7-A4) հարցում ցուցադրված ձևով:)
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 44
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 45
Problem 8 A Total
(5%) A1 A2 A3 A4 A5
Total 6 5.5 3 4 1.5 20
Score
Խնդիր 8: Սիլիցիումի երկօքսիդի մակերեսը Silica Surface
Սիլիցիումի երկօքսիդը (кварц, silica) գոյություն ունի տարբեր բյուրեղական և
ամորֆ վիճակներով: Այն կարող է սինթեզվել սիլիկոնային ալկալոիդներ՝
տետրամեթօքսիսիլանից (TMOS) կամ տետրաէթօքսիսիլանից (TEOS) զոլ-գել
եղանակով ստորև բերված փոխարկումների համաձայն:
a. Հիդրոլիզ
b. Ջրային կոնդենսացում
c. Սպիրտային կոնդոնսացում
Խնդիր 8
5% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 46
Սիլիցիումի երկօքսիդի (silica) ծավալի ներսում սիլիցիումի բոլոր ատոմները
տետրաէդրի տեսքով կապված են թթվածնի չորս ատոմների հետ՝ առաջացնելով
եռաչափ պինդ ցանց: Սիլիցիումի երկօքսիդի (silica) ծավալի ներսում
հայտնաբերված սիլիցիումի միջավայրը բերված է ստորև:
8-A1) Սիլիցիումի երկօքսիդի (silica) մակերեսին սովորաբար հանդիպում են
սիլիցիումի երեք տեսակի միջավայրեր (վերը նշված կառուցվածքի նման):
Նկարե՛ք սիլիցիումի երեք տեսակի միջավայրերի կառուցվածքները
համապատասխան վանդակներում:
Սիլիցիումի երկօքսիդը (silica) կարող է օգտագործվել որպես ջրից մետաղների
իոնների արդյունավետ ադսորբենտ: Մետաղ-սիլիցիումի երկօքսիդ կոմպլեքսի
ենթադրյալ կառուցվածքը բերված է ստորև:
I
II
8-A2) Cu2+
իոնների ադսորբումից հետո սիլիցիումի երկօքսիդի գույնը
սպիտակից փոխվում է բաց կապույտ: Տեսանելի սպեկտրը max = 550 նմ-ում ցույց
է տալիս լայն փռված աբսորբցիոն կոր (ուսով/shoulder): Գծե՛ք Cu2+
իոնի d-
օրբիտալների ճեղքման դիագրամը՝ նշելով կոմպլեքսում d-օրբիտալների
տեսակների անունները և ցույց տվե՛ք տեսանելի աբսորբցիայի ժամանակ տեղի
ունեցող էլետրոնային համապատասխան անցումները, եթե հայտնի է, որ Cu2+
-ը
կարող է կապվել սիլիցիումի երկօքսիդին՝ առաջացնելով II կառուցվածքի նման
կառուցվածք:
x
y
z
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 47
Ճեղքման դիագրամը:
Էլետրոնային համապատասխան անցում(ներ)ը (նշե՛ք ցածր էներգիայի d-
օրբիտալը և բարձր էներգիայի d-օրբիտալը)
8-A3) Եթե հայտնի է, որ առաջին երկար պարբերության անցումային
մետաղների իոնները սիլիցիումի երկօքսիդի հետ առաջացնում են Cu2+-ին անալոգ
կոմպլեքսներ, ապա որոշե՛ք, թե ո՞ր մետաղ(ներ)ի իոն(ներ)ն ունի(են) Cu2+-ին
անալոգ էլետրոնային անցում(ներ): Մետաղ(ներ)ի իոն(ներ)ը պետք է ունենան +2
կամ +3 օքսիդացման աստիճան: Հաշվի առե՛ք, որ սիլանոլ խմբերն (Si-OH) ու
ջուրը հանդիսանում են ցածր դաշտի լիգանդներ:
Սիլիցիումի երկօքսիդը պատահականորեն կապվում է տարբեր տեսակի
մետաղների իոնների հետ: Ընտրողականությունը մեծացնելու նպատակով
կատարել են սիլիցիումի երկօքսիդի մակերեսի փոփոխություն՝ այն կապելով
տարբեր օրգանական մոլեկուլների հետ, ինչպիսիք են 3-
ամինոպրոպիլտրիմեթօքսիսիլանն (3-aminopropyltrimethoxysilane) ու 3-
մերկապտոպրոպիլտրիմեթօքսիսիլանը (3-mercaptopropyltrimethoxysilane):
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 48
8-A4) Եթե Hg2+-ը silica-SH-ում կապվում է միայն ծծմբի կապման հատվածներին,
ապա առաջանում է [Hg(silica-SH)2]2+ սիմետրիկ կոմպլեքսը: Նկարե՛ք [Hg(silica-
SH)2]2+-ի կառուցվածքը, ցույց տվե՛ք կապերի առանցքները (bond axes)` օրինակը
բերված է առաջին և երկրորդ կառուցվածքների արանքում և գծե՛ք
համապատասխան d-օրբիտալների ճեղքման դիագրամը: (Դուք կարող եք
օգտագործել R-SH՝ silica-SH-ի ամբողջական կառուցվածքը նկարելու փոխարեն:)
Կառուցվածքը d-օրբիտալների ճեղքման դիագրամը:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 49
8-A5) Ընտրե՛ք ճիշտ և սխալ արտահայտությունները՝ նշելով համապատխան
վադակները:
a) [(Hg(silica-SH)x)]2+
-ում առկա է d-d անցում
Ճիշտ Սխալ
b) [(Cu(silica-NH2)x]2+
կոմպլեքսը կունենա համապատասխան
կառուցվածքով պղնձի(II) ամինային կոմպլլեքների գույնին մոտ
գունավորում:
Ճիշտ Սխալ
c) Տեսանելի աբսորբցիոն սպեկտրում [(Cu(silica-NH2)x]2+
կոմպլեքսի max-
ը ավելի մեծ է քան [(Cu(silica-OH)x]2+
-ինը:
Ճիշտ Սխալ
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 50
Problem 9 A
Total A1 A2 A3
Total 6 6 11 23
Score
Խնդիր 9:Դեպի անհայտ միացությունը
9-A1) 149 (կլորացված է մինչև ամբողջ թիվ) մոլեկուլային զանգված (ՄԶ/MW)
ունեցող A օրգանական միացությունը խիրալ մոլեկուլ է, որը կազմված է միայն
երեք տեսակի տարրերի ատոմներց:
A միացության 1H NMR սպեկտրը պարունակվում է երեք տեսակի
արոմատիկ պրոտոն (ինչպես նաև այլ տեսակի պրոտոններ), իսկ 13C NMR
սպեկտրը ցույց է տալիս ութ սիգնալ, որոնցից չորսը գտնվում են 120-140 ppm
միջակայքում:
A միացությունը հնարավոր է ստանալ հաջորդականորեն փոխազդելով
կարբոնիլ միացությունը մեթիլամինի, ապա NaBH3CN-ի հետ: Գրե՛ք A միացության
բոլոր երեք հնարավոր կառուցվածքային բանաձևերը: Ստերեոքիմիան նշել
անհրաժեշտ չէ: Ստերեոիզոմերները մի՛ ընդունեք որպես առանձին կառուցվածք:
Խնդիր 9
6% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 51
9-A2) Նախորդ հարցում ստացված A միացության կառուցվածքի տարբերակներից
մեկը (կառուցվածք/ structure A1, A2 կամ A3) կարելի է սինթեզել B-ից կամ C և D-ից՝
ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված դիագրամում: Գրե՛ք B-F միացությունների և
A միացության փոխարկմանը ուրվագրին համապատասխանող կառուցվածքի
տարբերակի (Correspond to one correct structure from A1-A3) կառուցվածքային
բանաձևերը:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 52
9-A3) A միացությունը հանդիսանում է A1-A3 կառուցվածքներից մեկի (R)-ձևը: Այն
կարելի է ստանալ X և Y վիցինալ դիոլներից ((S)-diol և (1S,2S)-diol) համաձայն
ստորև բերված փոխարկման ուրվագրի: Երկու դիոլները հանդիսանում են
կառուցվածքային իզոմերներ և նրանցից յուրաքանչյուրը պարունակում է A
միացությունից մեկով պակաս ածխածնի ատոմներ: Գրե՛ք G-N, X, Y
միացությունների ինչպես նաև A միացության (R)-ձևի կառուցվածքային
բանաձևերը՝ ցույց տալով յուրաքանչյուրի ստերեոքիմիան:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 53
Problem 10
(6%)
A B Total
A1 B1 B2
Total 20.5 4 5.5 30
Score
Խնդիր 10: Ալկալոիդների ամբողջական սինթեզ:
Ալկալոիդները հանդիսանում են ազոտ պարունող բնական միացությունների
դաս: Նրանցում հետաքրքրություն է առաջացնում իրենց կառուցվածքի
բարդությունն ու կենսաբանական բարձր ակտիվությունը: Այս խնդրում բերված է
ալկալոիդների երկու ներկայացուցիչ՝ սաուրիստոլակտամը (sauristolactam) և
պանկրատիստատինը (pancratistatin):
Մաս A
Սաուրիստոլակտամն (sauristolactam) ունի արտահայտված ցիտոտոքսիկություն
տարբեր քաղծկեղային բջիջների նկատմամբ: Այն կարելի է ստանալ համաձայն
ստորև բերված սինթեզի ուրվագրի: (1H-NMR սպեկտրի տվյալները ստացվել են
CDCl3-ում 300 MHz հաճախականությունում:)
Խնդիր 10
7% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 54
10-A1) Գծե՛ք A-G միացությունների կառուցվածքային բանաձևերը: Ներկայացրե՛ք
ձեր պատասխանները ստորև բերված պատասխանների ձևաթղթի
համապատասխան վանդակներում:
*Վերևում բերված ուրվագրի որոշ անհասկանալի տեղեկատվության հայերեն թարգմանություն.(Տե՛ս հաջորդ էջը)
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 55
A - Ունի երկու արոմատիկ օղակ, որոնցից մեկը տետրատեղակալված՝ 1H-NMR
սպեկտրում երկու սինգլետով,
B - Ուժեղ IR աբսորբցիա 1725-1700 սմ-1 միջակայքում և փռված IR աբսորցիա 3300-
2500 սմ-1 միջակայքում,
C - Ուժեղ IR աբսորբցիա 1750 - 1735 սմ-1 միջակայքում,
D – 1H-NMR սպեկտրում արոմատիկ տեսակի պրոտոններից բացի առկա են նաև
հետևյալ տեսակի պրոտոնները 0-6 ppm միջավայրում՝ 3.87 (s, 3H), 3.84 (s, 3H),
2.63 (s, 3H), 2.31 (s, 3H)
E - 1H-NMR սպեկտրում ամբողջ մոլեկուլի սիգնալներն են՝ 7.59 (s, 1H), 3.88 (s, 3H),
3.87 (s, 3H), 2.68 (s, 3H),
2.35 (s, 3H)
F - 1H-NMR սպեկտրում ամբողջ մոլեկուլի սիգնալներն են՝ 7.74 (s, 1H), 5.19 (s, 2H),
3.93 (s, 3H), 3.91 (s, 3H),
2.36 (s, 3H)
G - 1H-NMR սպեկտրում ամբողջ մոլեկուլի սիգնալներն են՝ 7.40 (s, 1H), 4.22 (s, 2H),
3.98 (s, 3H), 3.19 (s, 3H)
Նաև առկա է D2O-ի հետ պրոտոնի փոխանակություն:
A-G միացությունների կառուցվածքը:
A B
C D
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 56
E F
G
Մաս B
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 57
Հավայան տեղական բույսից առանձնացված Պանկրատիստինը (Pancratistatin),
հավելյալ իր հակավիրուսային ազդեցությանը, քաղծկեղային բջիջներ աճի վրա in
vivo պայմաններում ցուցաբերում է արգելակիչ, իսկ in vitro-ում՝ թունավոր
ազդեցություն:
Պանկրատիստինը կարելի է ստանալ X1 և X2 ինտերմեդիատորների միջոցով: Այդ
ինտերմեդիատորների սինթեզը ներկայացված է ստորև բերված ուրվագրում:
10-B1) Գրե՛ք A և B միացությունների (Compound) կառուցվածքային բանաձևերը:
10-B2) Ստորև բերված կոնֆիգուրացիայով X1 ինտերմեդիատորը (տրված
ստերեոքիմիայով միակ էնանտիոմերը/Single enantiomer of Intermediate X1)
պիտակավորել են դեյտերիումով: Նկարե՛ք E միացության 3-D բազկաթոռ
կառուցվածքը և F միացության կառուցվածքը՝ նշելով ստերեոքիմիան: Արդյո՞ք Y-ը
պրոտոն (1H) է, թե՞ դեյտերիում (2
H): Գրե՛ք համապատասխան վանդակում:
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 58
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 59
Problem 11 A
Total A1 A2
Total 10 2 12
Score
Խնդիր 11: Պտույտ և խիրալություն
Տրանս-ցիկլոօկտենն ունի խիրալ հարթություն և ռացեմացման բարձր պատնեշ:
Տրանս-ցիկլոօկտենի կրկնակի կապը թեքված է (twisted), որի արդյունքում
մոլեկուլը ցիկլոմիացման ռեակցիաներում ցուցաբերում է անսովոր
ռեակտիվություն:
2011 թվականին Fox-ի կողմից մշակվել է տրանս-ցիկլոօկտենի տարբեր
ածանցյալների սինթեզի ֆոտոքիմիական մեթոդ: Պրոցեսը ստերոեսելեկտիվ չէ և
նրա ուրվագիրը բերված է ստորև:
Խնդիր 11
2% of the total
Student Code ARM-Copy
Theoretical problems (official Armenian version), 49th
IChO 2017, Thailand 60
11-A1) Գծե՛ք միացություն 2-ի վերականգնումից առաջացած միացություն 3-ի
բոլոր հնարավոր ստերեոիզոմերների կառուցվածքային բանաձևերը: Անհրաժեշտ
չէ նշել R,S կոնֆիգուրացիաները:
11-A2) Եթե միացություն 3-ի ստերեոիզոմերներից մեկը փոխարկվի միացություն
4-ի, ապա այդ միացության քանի՞ ստերեոիզոմերներ կառաջանա:
Միացություն 4-ի հնարավոր ստերեոիզոմեր(ներ)ի քանակը =
Եթե միացություն 4-ն ունի մեկից ավելի ստերեոիզոմերներ, ապա
հրարավոր է արդյո՞ք նրանց առանձնացումը ախիրալ քրոմատոգրաֆիայի
միջոցով:
Այո Ոչ