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8809-6130 27 páginas

N09/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

Miércoles 4 de noviembre de 2009 (mañana)

químicaNiVEL mEDiOPRuEBa 3

INSTruCCIoNES PArA loS AluMNoS

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1 hora

Número de convocatoria del alumno

0 0

© International Baccalaureate organization 2009

0 1 2 7

8 8 0 9 6 1 3 0

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–2– N09/4/CHEMI/SP3/SPA/TZ0/XX

Opción A — Química analítica moderna

A1. La espectroscopíadeRMNde 1Hy la espectroscopía IR se relacionancon la absorciónderadiaciónelectromagnética.

(a) (i) Identifique la región del espectro electromagnético que se utiliza en laespectroscopíadeRMNde1H.

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(ii) Identifiquecuáldeestasdostécnicasrequiereradiacióndemayorenergía.

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(b) IdentifiquecuáldelassiguientesmoléculasabsorberadiaciónIRyexpliquesuelección.

H2 O2 HCl

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Véase al dorso


A2. (a) A continuación se muestra el espectro de masas de un compuesto desconocido, X,cuyafórmulaempíricaesC2H4O.

Intensidad%

100

80

60

40

20

29

43

45 88

20 40 60 80 100Masa/carga

[Fuente:CleapssGuides:L202Spectra(CleapssSchoolScienceService),Sept2000.]

(i) DeterminelamasamolecularrelativadeXapartirdelespectrodemasasydeduzcalafórmuladelionmolecular.

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(ii) Identifiqueunfragmentocapazdeoriginarelpicoam/z =29.

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(iii) Comentesobrelaausenciadeunpicoam/z =59.

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(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

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(Pregunta A2: continuación)

(b) AcontinuaciónsepresentaelespectroIRdeX.%detransmitancia

100

80

60

40

20

04000 3000 2000 1500 1000 500

Númerodeonda/cm–1

[Fuente:http://modbo1.ibase.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi?lang=eng]

(i) Use la Tabla 17 del Cuadernillo de Datos para identificar los enlaces quecorrespondenalasabsorcionesAyB.

A: .............................................................

B: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) DeduzcaelnombredelgrupofuncionalpresenteenX.

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A B

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Véase al dorso



(c) (i) ElespectrodeRMNde1HdeXpresentatrespicos.Indiquequéinformaciónsepuedeobtenerapartirdelnúmerodepicos.

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(ii) ElespectrodeRMNde1HdeXpresentapicosa2,0y4,1ppm.UselaTabla18delCuadernillodeDatosparasugerireldesplazamientoquímicodeltercerpicoeindiqueelárearelativadelpico.Presentesusrespuestasenlasiguientetabla. [2]

Pico Desplazamiento químico / ppm

Área relativa del pico

Primero 2,0 3

Segundo 4,1 2

Tercero

(iii) DeduzcaunaestructuraposibledeXqueseaconsistenteconlosespectrosdemasas,IRydeRMNde1H. [1]

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A3. Lacromatografíaseusaparadetectarlapresenciadedrogasilegalesenlosdeportes.

(a) ElcromatogramadeunamuestraconcentradadeorinadeunatletamuestralapresenciadeunasustanciaprohibidacuyovalordeRfesde0,75.

(i) Definaeltérminovalor de Rf.

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(ii) Calcule los valores deRf paraA yB y con ello deduzca cuál de las manchascorrespondealasustanciaprohibida. [2]

A

B

frentededisolvente

comienzo

Rf de A:

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Rf deB:

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Sustanciaprohibida:

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Véase al dorso



(iii) Sugiera cómo variarían los resultados si el experimento se repitiera con undisolventedistinto.

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(b) La cromatografía en papel y en columna tienen fases estacionarias y móviles.Identifiquelasfasesestacionariasenlasdiferentestécnicas.

Cromatografíaenpapel:

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Cromatografíaencolumna:

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Opción B — Bioquímica humana

B1. Lasproteínassoncomponentesvitalesparalossistemasvivos.

(a) Indiquelafórmulageneraldelos2-aminoácidos.

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(b) Indiquedospropiedadescaracterísticasdelos2-aminoácidos.

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(c) Use laTabla 19delCuadernillo deDatos, para deducir la fórmula estructural dedosdipéptidosque sepodrían formarpor reaccióndealaninaconserinae indiqueelotroproductodelareacción.

Otroproductodelareacción:

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(d) (i) Expliqueladiferenciaentrelasestructurasprimariaysecundariadelasproteínas.

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(ii) Indiquecuáleslainteracciónpredominanteresponsabledelaestructurasecundaria.

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(Pregunta B1: continuación)

(e) Expliquecómoanalizarunamuestradeproteínaporelectroforesis.

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B2. Paragozardebuenasaludesindispensablellevarunadietaequilibrada.

(a) Distingaentremicronutrientesymacronutrienteseindiqueunejemplodecadauno.

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Ejemplodemicronutriente:

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Ejemplodemacronutriente:

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(b) ComparandolasestructurasdelasvitaminasA,CyDdadasenlaTabla21delCuadernillodeDatos,indiqueyexpliquecuáldelastresvitaminasesmássolubleenagua.

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(c) IndiqueunefectodeldéficitdevitaminaC.

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Véase al dorso


Opción C — Química en la industria y la tecnología

C1. (a) Elaluminioseextraeporelectrólisisdeunamezclafundidaquecontienealúmina,Al2O3,usandoelectrodosdegrafito.

(i) Expliqueporquéelelectrolitofundidocontieneademáscriolita.

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(ii) Indiquelasemiecuaciónquerepresentalareacciónenelelectrodonegativo(cátodo).

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(iii) Enelelectrodopositivo(ánodo)seproduceoxígeno.Indiqueelnombredeotrogasqueseproduceenesteelectrodo.

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(b) (i) Indiquedos propiedadesdel aluminioque lohacenadecuadopara suusocomocableeléctricoaéreo.

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(ii) Las aleaciones de aluminio con níquel se usan para fabricar partes demotores.Explique,haciendoreferenciaalaestructuradeestasaleaciones,porquésonmenosmaleablesqueelaluminiopuro.

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C2. El poli(cloruro de vinilo) (PVC) y el polieteno son polímeros que se obtienen a partir delpetróleocrudo.

(a) ExpliqueporquéelPVCesmenosflexiblequeelpolieteno.

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(b) IndiquecómosepuedehacermásflexibleelPVCdurantesufabricaciónyexpliqueelaumentodeflexibilidadanivelmolecular.

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(c) ElPVCexisteenformaisotácticayatáctica.Dibujelaestructuradelaformaisotácticamostrandounacadenadeporlomenosseisátomosdecarbono. [1]

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Véase al dorso


C3. Sepuedenobtener‘tubos de ensayo’denano-dimensiones,conunextremoabierto,apartirdeestructurasdecarbono.

(a) Describaestos‘tubos de ensayo’haciendoreferenciaa lasestructurasdelosalótroposdelcarbono.

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(b) Secreequeestostubossonmásresistentesqueelacero.Expliquelaresistenciadeestos‘tubos de ensayo’anivelmolecular.

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(c) Losnanotubosdecarbonosepuedenusarcomocatalizadores.

(i) Sugieradosrazonesdesuefectividadcomocatalizadoresheterogéneos.

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(ii) Indiqueunapreocupaciónpotencialasociadaalusodelosnanotubosdecarbono.

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C4. Lasbateríasrecargablesdeníquel-cadmioseusanenequiposeléctricosportátilesyalumbradodeemergencia.

Elprocesodedescargasepuederesumirpormediodelasiguienteecuación.

2 2 22 2 2NiO OH s Cd s H O l Ni OH s Cd OH s( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )+ + +

(a) Indique la variación del número de oxidación del cadmio y deduzca si actúa comoelectrodopositivoonegativoduranteelprocesodedescarga.

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(b) IdentifiqueunapropiedadfísicadelCd(OH)2quepermitaqueesteprocesoseareversibleyrecargarlabatería.

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Véase al dorso


Opción D — Medicinas y drogas

D1. (a) Alexander Fleming, Howard Florey y Ernst Chain compartieron el Premio Nobelpor “el descubrimiento de la penicilina y su efecto curativo en varias enfermedadesinfecciosas”.

(i) ResumalasaportacionesdeFleming,FloreyyChainaldesarrollodelaspenicilinas.

Fleming:

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FloreyyChain:

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(ii) Describaelmododeaccióndelaspenicilinaseneltratamientodeenfermedadesinfecciosas.

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(Pregunta D1: continuación)

(b) Laampicilinaesunapenicilinasemi-sintéticausadaparaeltratamientodeinfeccionespulmonares.Laestructuradelantibióticosemuestraacontinuación.

S

N

NHC

O

O

CH

NH2CH3

CH3

C

HOO

(i) Identifique dos grupos funcionales presentes en la cadena lateral (R) de laampicilina,comparandosuestructuraconladelapenicilinaqueencontraráenlaTabla20delCuadernillodeDatos.

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(ii) Expliqueporquéesimportantecontinuardesarrollandopenicilinassemi-sintéticas.

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Véase al dorso


D2. (a) Expliqueelsignificadodelostérminos:

(i) efecto secundario

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(ii) margen terapéutico

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(iii) efecto placebo.

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(b) Laefectividaddeunadrogadependedelmétododeadministración.

(i) Uno de los métodos usados para inyectar drogas en el cuerpo tiene comoconsecuenciaunefectomuyrápido.Indiqueelmétodoyexpliquesurápidaacción.

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(ii) Enumere los otros dos métodos que se pueden usar para inyectar drogas enelcuerpo.

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(iii) Identifique el método de administración usado para tratar enfermedadesrespiratoriascomoelasma.

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D3. Laanfetaminaylametanfetaminasondrogasdelasquesehaabusadoampliamente.

(a) Indiqueunefectoacortoplazodelaanfetaminasobreelcuerpohumano.

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(b) Expliqueporquélaanfetaminaseclasificacomodroga simpaticomiméticayrelacioneestehechoconsuestructura.

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(c) Elusoregulardeanfetaminaymetanfetaminapuedeproducirtolerancia.Expliqueporquéestoespotencialmentepeligroso.

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Véase al dorso


Opción E — Química ambiental

E1. En la actualidad, está ampliamente aceptado que el aumento de producción de dióxido decarbonoconducealcalentamientoglobal.

(a) Describacómoactúaeldióxidodecarbonocomogasdeinvernadero.

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(b) Discuta la influencia del aumento de la cantidad de gases de invernadero sobreelambiente.

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E2. Lademandabioquímicadeoxígeno(DBO)esunamedidadelacontaminacióndelagua.

(a) Indiqueelsignificadodeltérminodemanda bioquímica de oxígeno(DBO).

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(b) Identifique la etapa del tratamiento de aguas residuales en la que se eliminan lassustanciasresponsablesdelosvaloreselevadosdeDBOyexpliquecómoserealiza.

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(c) DescribacómoelañadidodenitratosofosfatosaunamuestradeaguapuedeaumentarelvalordeDBOdedichamuestra.

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E3. Identifiquedoscontaminantes,distintosdeldióxidodecarbonoydelmonóxidodecarbono,queemitenlostubosdeescapedelosautomotoresydescribacómoseproducecadaunodeellos.

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E4. Los vertederos se usan para la evacuación de cerca del 90% de los residuos domésticosdelmundo,peroenalgunospaíseselusodelaincineraciónestáaumentando.

(a) Indiqueunaventajadecadamétodo.

Vertederos:

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Incineración:

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(b) Sugieraporquéalgunosplásticosbiodegradablesnosedescomponenenlosvertederos.

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(c) Losresiduosradiactivospuedenserdedostipos,dealtaintensidadydebajaintensidad.Comparelosperíodosdesemidesintegraciónylosmétodosusadosparalaevacuacióndelosdostiposderesiduos.

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Véase al dorso


Opción F — Química de los alimentos

F1. Ladesnutriciónpuedeestarcausadaporhambruna,regímenesocuandounapersona ingiereexcesodealimentosaltamenteprocesados.

(a) Indiqueunafuncióndeunnutriente.

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(b) Describalacomposiciónestructuraldelossiguientesnutrientes:

(i) grasasyaceites

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(ii) monosacáridos.

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(c) Elhígadoesunafuentedeácidoaraquidónico,CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH,ylosaceitesdepescadosonunafuentedeácidolinolénico.TomandocomoreferencialaestructuradelácidolinolénicoqueencontraráenlaTabla22delCuadernillodeDatos,expliqueporquéelpuntodefusióndelácidoaraquidónicoesmuchomenorqueeldelácidolinolénico,apesardetenerdosátomosdecarbonomás.

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F2. EltomateFlavrSavresunejemplodeunalimentomodificadogenéticamente(AMG).

(a) Definaeltérminoalimento MG.

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(b) Sugierados beneficios yuna preocupación potencial de usar cosechasMGcomo lostomatesFlavrSavr,enlugardetomatescultivadosusandométodostradicionales.

Beneficios:

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Preocupaciónpotencial:

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Véase al dorso


F3. Losantioxidantessepuedenusarparaprolongareltiempodeconservacióndelosalimentos.

(a) Definalostérminos:

(i) tiempo de conservación

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(ii) antioxidante.

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(b) UsandolaTabla22delCuadernillodeDatos,ylaestructuradelgalatodepropilo(PG)quesedaacontinuación,comparelascaracterísticasestructuralesdelostresantioxidanteshabituales3-BHA,BHTyPG.

OH

OHHO

COOCH2CH2CH3

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(Pregunta F3: continuación)

(c) Indiqueun ejemplodeun antioxidante natural deusohabitual e indiqueuna posibleventajaparalasaludalargoplazoderivadodelconsumodealimentosquelocontienen.

Antioxidante:

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Ventajaparalasaludalargoplazo:

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Véase al dorso


Opción G — Química orgánica avanzada

G1. Considerelasdosaminasmetilamina,CH3NH2,ydimetilamina,(CH3)2NH.

(a) Usando la Tabla 15 del Cuadernillo de Datos, indique cuál de las aminas esmásbásica.

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(b) Expliquelabasicidadrelativadelasdosaminas.

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G2. Losácidosetanoicoycloroetanoicocontienenelgrupocarboxilo.

(a) Expliqueporquéelácidocloroetanoicoesunácidomásfuertequeelácidoetanoico.

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(b) Resuma una posible serie de reacciones para sintetizar ácido etanoico a partir declorometano.Surespuestadebeincluir: losreactivosusados unaecuaciónquímicarelevanteparacadaetapa.

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G3. Laquímicacarbonílicade losaldehídosycetonascomprendeunnúmerodediferentes tiposdereacciones.

(a) IndiquelasfórmulasdelosproductosAyB,formadosenlassiguientesreacciones.

(i)(CH ) CO CH CH MgBr H O3 2 3 2 2+ + →A+Mg(OH)Br

A: .............................................................

[1]

(ii)

NO2

NO2

CH3CHO + NHH2N B + H2O→

B: .............................................................

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(b) IndiquequétipodereaccióneslaformacióndeByH2Oen(a)(ii).

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G4. (a) Las reacciones habituales de los alquenos son adiciones electrófilas. Describa elmecanismodelasiguientereacción,usandoflechascurvasparamostrarelmovimientode los pares electrónicos, y sugiera por qué se forma el producto orgánico,C, comoproductoprincipal.

CH2=CH(CH2CH3)+ →HI C

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(b) Los alcoholes pueden sufrir reacciones de eliminación. Describa el mecanismo dela siguiente reacción, usando flechas curvas paramostrar elmovimiento de los pareselectrónicos,eidentifiqueelproductoorgánico,D.

CH CH OH H PO3 2 3 4+ → D

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