19 th – 29 th July 2018 Bratislava, SLOVAKIA Prague, CZECH REPUBLIC www.50icho.eu SOAL TEORI Negara: Indonesia Nama sesuai paspor: Kode siswa: IDN-2 Bahasa: Indonesia 50 th IChO 2018 International Chemistry Olympiad SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC BACK TO WHERE IT ALL BEGAN
53
Embed
50 IChO 2018 · IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018 UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 3 Tetapan fisik dan rumus Tetapan Avogadro: N A =
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
19th – 29th July 2018
Bratislava, SLOVAKIA
Prague, CZECH REPUBLIC
www.50icho.eu
SOAL TEORI
Negara: Indonesia
Nama sesuai paspor:
Kode siswa: IDN-2
Bahasa: Indonesia
50th IChO 2018 International Chemistry Olympiad
SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC
BACK TO WHERE IT ALL BEGAN
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 21
3.8 Tuliskan reaksi total dekomposisi hydrazine dalam kondisi basa yang menghasilkan (i)
ammonia dan nitrogen; dan (ii) nitrogen dan hydrogen; serta hitung masing-masing tetapan
kesetimbangannya pada T = 298.15 K.
Persamaan reaksi total dekomposisi hydrazine:
Perhitungan:
Hydrazine terdekomposisi menjadi NH3 dan N2 dalam kondisi basa:
K =
Hydrazine terdekomposisi menjadi H2 dan N2 dalam kondisi basa:
K =
Baterai berbasis lithium yang dapat diisi ulang (rechargeable) adalah alternatif untuk sel bahan
bakar. Baterai ion lithium umumnya menggunakan graphite untuk salah satu elektrodanya,
dimana cluster (kumpulan) lithium terinterkalasi (terjebak) di antara lembaran graphite. Elektroda
yang lainnya terbuat dari lithium cobalt oxide, yang secara reversibel menyerap ion-ion lithium
yang bergerak dari satu elektroda ke elektroda lainnya selama proses isi ulang (charge and
discharge processes). Setengah reaksi yang relevan uuntuk sistem tersebut umumnya ditulis
sebagai berikut:
3.9 Menggunakan informasi di atas, tuliskan reaksi kimia keseluruhan dalam baterai selama
proses discharge. Tuliskan bilangan oksidasi atom cobalt pada reaksi tersebut.
(C)n
+ Li+ + e– → Li(C)
n E
° = – 3.05 V,
CoO2 + Li+ + e– → LiCoO2 E
°= +0.19 V.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 22
3.10 Beri tanda ceklis () pada kotak-kotak berikut yang paling sesuai untuk pernyataan yang relevan
dengan proses discharge pada baterai berbasis lithium sesuai penjelasan pada 3.9:
Elektroda Li(C)n adalah Katoda Karena ion-ion lithium tereduksi di sini.
Anoda Karena atom-atom lithium teroksidasi di sini.
Elektroda LiCoO2
adalah
Katoda Karena ion-ion cobalt tereduksi di sini.
Anoda Karena ion-ion cobalt teroksidasi di sini.
3.11 Asumsikan bahwa satu unit C6, satu unit CoO2 dan atom Li membentuk massa baterai aktif
yang diperlukan untuk mentransfer satu elektron di antara elektroda tersebut. Berdasarkan
nilai EMF standar yang sesuai, hitung kapasitas muatan reversibel spesifik secara teoritis
(satuan mAh g−1) dan densitas energi (satuan kWh kg−1) dari model baterai ion lithium tersebut
terkait dengan massa keseluruhan baterai aktif.
Perhitungan:
Kapasitas muatan (cq,s) = mAh g−1
Perhitungan:
Densitas energi (ρel
)= kWh kg−1
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 23
Soal Teori
4
Pertanyaan 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 Total
Poin 2 5 1 2 7 2 3 2 24
6% dari total
Nilai
Soal 4. Kromatografi kolom untuk copper radioaktif
64Cu untuk positron emission tomography dibuat melalui penembakan target zinc dengan inti
deuterium (selanjutnya dinyatakan sebagai target teraktifkan).
4.1 Tuliskan persamaan setara penembakan inti 64Zn oleh inti deuterium sehingga menghasilkan 64Cu. Tuliskan nomor atom dan nomor massa semua spesi. Tidak perlu menuliskan
muatannya.
… + … → … + …
Target teraktifkan dilarutkan dalam hydrochloric acid (HCl (aq)) pekat untuk menghasilkan campuran
yang mengandung ion-ion Cu2+ dan Zn2+ dan kompleks chlorido keduanya yang sesuai.
4.2 Hitung fraksi mol spesi copper bermuatan negatif terhadap jumlah copper yang dibuat dengan
aktivasi target zinc. Asumsikan [Cl−] = 4 mol.dm−3. Untuk tetapan pembentukan kompleks
keseluruhan, β, lihat Table 1.
Sebelum anda mulai perhitungan, tuliskan muatan spesi pada setiap kotak di kanan atasnya:
Cu [CuCl] [CuCl2] [CuCl3] [CuCl4]
Table 1. Tetapan pembentukan kompleks keseluruhan β dari spesi Cu (muatan dihilangkan dari
rumusnya): 𝛽𝑖 =[CuCl𝑖]
[Cu]∙[Cl]𝑖 .
i dalam [CuCli]
1 2 3 4
βi 2.36 1.49 0.690 0.055
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 24
Perhitungan:
Fraksi Mol =
(jawab dengan 2 angka di belakang koma)
Campuran yang mengandung ion-ion Cu2+ dan Zn2+ dan kedua kompleks chlorido terkait, dipisahkan
menggunakan resin penukar ion. Resin kering dalam bentuk OH− didispersikan dalam air dan
suspensi tersebut dimasukkan ke dalam suatu kolom. Untuk membuat resin dalam bentuk Cl−
(dengan cara mengganti semua ion dengan Cl−), resin tersebut direndam dalam hydrochloric acid
dan selanjutnya dicuci dengan air deionisasi untuk menghilangkan kelebihan ion Cl− yang tidak
terikat.
4.3 Awalnya semua diamati pada suhu lab sebelum pencucian dengan hydrochloric acid. Apakah
terjadi perubahan suhu selama pencucian dengan hydrochloric acid?
☐ Tidak.
☐ Ya, suhu menurun.
☐ Ya, suhu meningkat.
Campuran yang mengandung ion Cu2+ dan Zn2+ dan kedua kompleks chlorido yang terkait
dipindahkan ke dalam kolom terisi resin. Larutan hydrochloric acid digunakan sebagai eluen.
Menggunakan formula eksperimen sederhana, anda dapat menghitung besaran karakteristik elusi
rata-rata untuk spesi copper dan zinc dalam kolom.
Volum retensi VR (volume fasa gerak dimana 50% senyawa sudah dielusi dari kolom) dapat dihitung
sebagai berikut:
VR = Dg × mresin,dry,OH form + V0
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 25
4.4 Menggunakan koefisien distribusi massa rata-rata Dg (Dg(Cu species) = 17.4 cm3 g−1, Dg(Zn
species) = 78.5 cm3 g−1), hitung volume retensi VR dalam satuan cm3 untuk spesi copper dan
spesi zinc jika massa resin kering dalam bentuk OH− adalah mresin,dry,OH form = 3.72 g dan void
volume (volume kosong) dari kolom V0 = 4.93 cm3.
Perhitungan:
VR(Cu species) = cm3 (jawab dengan 1 angka di belakang koma)
VR(Zn species) = cm3 (jawab tanpa angka desimal)
Jika anda tidak berhasil mendapatkan jawaban, gunakan VR(Cu species) = 49.9 cm3 dan VR(Zn
species) = 324 cm3 untuk perhitungan selanjutnya.
Menggunakan rumus sederhana, pemisahan dua set spesi, A dan B, dapat dianggap sempurna jika:
V0.001(A) – V0.999(B) > 10Vc
dengan V0.001 adalah volume fasa bergerak pada saat 0.1% dari A sudah terelusi dari kolom, dan
V0.999 adalah volume fasa bergerak pada saat 99.9% dari B sudah terelusi dari kolom.
V0.001(A) = VR(A) × (1 – 6.91√dp/Lc)
V0.001(B) = VR(B) × (1 – 6.91√dp/Lc)
V0.999(B) = 2VR(B) – V0.001(B)
4.5 Dengan perhitungan, buktikan apakah spesi copper terpisah sempurna dari spesi zinc.
Volume kolom yang terisi resin yang mengembang Vc = 10.21 cm3, diameter partikel resin dp
= 0.125 mm, dan tinggi resin basah yang mengembang dalam kolom Lc = 13.0 cm.
V0.001(A) = cm3
V0.999(B) = cm3
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 26
Sangat mungkin memisahkan spesi copper dari spesi zinc.
☐ Betul ☐ Salah
4.6 Hitung nilai teoritis kapasitas massa pertukaran ion total dari resin kering yang digunakan pada
soal ini, Qm,theor, dalam satuan mmol g−1. Anggap hanya gugus tetraalkylammonium yang
berperan pada pertukaran ion dalam resin. Tidak ada gugus yang mengandung nitrogen
lainnya. Fraksi massa nitrogen dalam resin kering adalah 4.83%.
Qm,theor = mmol g−1 (jawab dengan 2 angka di belakang koma)
Jika anda tidak berhasil, gunakan Qm,theor = 4.83 mmol g−1 untuk perhitungan selanjutnya.
Kenyataannya, tidak semua gugus tetraalkylammonium terlibat dalam pertukaran ion. Untuk
menentukan kapasitas volume pertukaran ion, Qv, kolom diisi dengan 3.72 g resin kering dan
dikonversi ke bentuk Cl− dan dicuci dengan larutan sodium sulfate berlebih. Eluen dikumpulkan
dalam labu ukur 500 cm3 kemudian ditambahkan air sampai tanda batas. Aliquot sebanyak 100 cm3
dititrasi secara potensiometri dengan larutan perak nitrat 0.1027 mol.dm−3. Volume larutan perak
nitrat pada titik ekivalen adalah 22.20 cm3. Volume kolom yang terisi resin yang mengembang Vc,
adalah 10.21 cm3.
4.7 Hitung Qv resin yang mengembang dalam mmol gugus tetraalkylammonium aktif per cm3 resin
yang mengembang.
Qv = mmol.cm−3 (jawab dengan 2 angka di belakang koma)
Jika anda tidak berhasil, gunakan Qv = 1.00 mmol.cm−3 untuk perhitungan selanjutnya.
4.8 Hitung fraksi mol (x) gugus tetraalkylammonium aktif yang terlibat pada pertukaran ion.
x = (jawab dengan 3 angka di belakang koma)
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 27
Soal Teori
5
8% dari total
Pertanyaan 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
Poin 3 3 1 5 3 2 4 1 2
Nilai
Pertanyaan 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17 Total
Poin 5 7 3 2 6 1 1 1 50
Nilai
Soal 5. Batu mulia Bohemian garnet
Batu mulia Bohemian garnet (pyrope) adalah batu semi-berharga Czech berwarna merah-darah.
Komposisi kimia garnet alami dinyatakan sesuai rumus stoikiometri umum A3B2(SiO4)3, dengan AII
adalah kation divalen dan BIII adalah kation trivalen. Garnet memiliki sel satuan kubus yang
mengandung 8 unit formula. Strukturnya terdiri dari 3 tipe polyhedra: kation AII menempati posisi
dodecahedral (dikelilingi oleh delapan atom O), kation BIII menempati posisi octahedral (dikelilingi
oleh enam atom O) dan SiIV dikelilingi oleh empat atom O tersusun secara tetrahedron.
Mineral garnet yang paling umum adalah almandine dengan rumus Fe3Al2(SiO4)3. Parameter sel
satuannya adalah a = 11.50 Å.
5.1 Hitung densitas almandine secara teoritis.
= g.cm−3
Bohemian garnet memiliki komposisi Mg3Al2(SiO4)3. Senyawa murni ini tidak berwarna dan warna
garnets alami berasal dari chromophores – Kation logam transisi yang mensubstitusi kation material
yang ada. Warna merah Bohemian garnet berasal dari sejumlah kecil ion CrIII yang menempati
posisi octahedral dan ion FeII menempati posisi dodecahedral.
5.2 Gambarkan diagram pembelahan orbital-d pada [CrIIIO6]oct dan gambarkan posisi elektronnya.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 28
5.3 Tentukan symbol unsur transisi deret-1 yang merupakan kation trivalen MIII menempati posisi
octahedral, yang bersifat diamagnetik saat susunan spin rendah dan paramagnetik saat
susunan spin tinggi.
5.4 Gambar berikut menunjukkan pembelahan orbital-d dalam medan kristal dodecahedral.
Gambarkan posisi electron pada chromophor [FeIIO8]dod untuk kedua susunan berikut
a) susunan spin-tinggi b) susunan spin rendah
5.5 Tuliskan ketidaksamaan (contoh P < E1 + E2 + E3) untuk besaran energi pemasangan elektron,
Pairing energy (P) yang berkaitan dengan energi E1, E2 dan E3 untuk kedua susunan tersebut.
a) Susunan spin-tinggi: P
b) Susunan spin-rendah: P
5.6 Asumsikan bahwa P > E3, Tuliskan simbol unsur-unsur transisi deret-1 yang merupakan kation
divalent MII menempati posisi dodecahedral, bersifat diamagnetik saat susunan spin rendah
dan paramagnetik saat susunan spin tinggi.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 29
Gambar-gambar berikut menunjukkan spektra serapan sederhana untuk empat mineral Bohemian
garnet warna darah, uvarovite hijau, sapphire biru dan citrine orange-kuning.
5.7 Cocokkan spektra di atas dengan mineral-mineral berikut.
Bohemian garnet: Sapphire:
Uvarovite: Citrine:
5.8 Jika diiluminasi dengan cahaya monokromatik hijau-biru (blue-green), bagaimana Bohemian
garnet akan terlihat oleh anda?
Red Blue Yellow-orange Black
Yellow Blue-green Violet White
Andradite adalah mineral garnet lainnya; komposisi kimianya adalah Ca3Fe2(SiO4)3. Substitusi
ganda kation – TiIV menggantikan FeIII dalam posisi octahedral dan FeIII menggantikan SiIV dalam
posisi tetrahedral – menghasilkan black schorlomite. Komposisi kimianya dapat dinyatakan sebagai
Ca 3[Fe,Ti]
oct 2 ([Si,Fe]
tetO
4)
3.
Ab
sorb
an
ce
λ (nm)450400 500 600 700650550350300
Ab
sorb
an
ce
λ (nm)450400 500 600 700650550350300
λ (nm)450400 500 600 700650550350300
Ab
sorb
an
ce
Ab
sorb
an
ce
λ (nm)450400 500 600 700650550350300
A B
C D
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 30
5.9 Hitung persentase ion SiIV dalam sampel schorlomite yang harus disubstitusi dengan FeIII, jika
diketahui bahwa 5% ion FeIII dalam posisi octahedral tersubstitusi oleh TiIV.
p = %
Warna mineral disebabkan oleh dua chromophores: [FeIIIO6]oct dan [FeIIIO4]tet. Ion pusat pada kedua
chromophores mempunyai elektron tak berpasangan yang sama jumlahnya.
5.10 Gambarkan diagram pembelahan orbital-d untuk kedua chromophores dan gambarkan posisi
elektronnya.
[FeIIIO6]oct: [FeIIIO4]tet:
Medan tetrahedral menyebabkan pembelahan yang lebih kecil dibandingkan dengan medan
octahedral (∆tet = 4
9 ∆oct). Tetapi pada ion FeIII, energi transisi d–d pertama (walaupun sangat lemah)
untuk chromophore octahedral (11000 cm−1) lebih kecil dari yang tetrahedral (22 000 cm−1).
5.11 Hitung besarnya pairing energy (P) dan besarnya pembelahan Δoct dan Δtet. Asumsikan bahwa
nilai pairing energy sama untuk kedua chromophores.
P = cm−1
Δoct = cm−1
Δtet = cm−1
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 31
Garnet sintetis YAG (YttriumAluminiumGarnet), yang digunakan dalam optoelectronics, memiliki
komposisi Y3Al5O12. Strukturnya diturunkan dari struktur garnet umum A3B2(SiO4)3 dengan
menempatkan ion YIII dan AlIII pada posisi-posisi A, B dan Si.
5.12 Berdasarkan pengetahuan anda terkait dengan ukuran ion relatif, tuliskan kation mana yang
menempati posisi berikut:
A: B: Si:
5.13 Pada teknologi LED, YAG didoping dengan CeIII. Tentukan nilai x dan y dalam rumusan YAG
dimana 5% atom yttrium disubstitusi oleh cerium.
YxCeyAl5O12
x = y =
Jika anda tidak berhasil memperoleh nilainya, gunakan nilai x = 2.25 dan y = 0.75.
5.14 YAG yang di-doping dengan CeIII dibuat dengan proses pengerasan (annealing) campuran
Y2O3, Al2O3 dan CeO2 dalam atmosfer H2. Gunakan rumus molekul dari pertanyaan 5.13, lalu
tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi ini dengan koefisien stoikiometri berupa
bilangan bulat terkecil.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 32
Doping (penyisipan) struktur YAG dengan ion tanah jarang (rare-earths) memungkinkan
pembentukan laser dengan panjang gelombang emisi berkisar dari daerah UV sampai mid-IR. Pada
skema berikut ditunjukkan penyederhanaan energi transisi f–f untuk beberapa ion tanah jarang.
5.15 Kation mana yang memiliki transisi sesuai dengan emisi cahaya biru?
Er3+ Sm3+ Tm3+ Pr3+
Yb3+ Nd3+ Tb3+
5.16 Hitung panjang gelombang emisi cahaya tersebut.
λ = nm
5.17 Berdasarkan legenda, Noah menggunakan tongkat dengan batu garnet untuk penerangan
selama perjalannnya. Dengan hanya mengasumsikan efek photoluminescence, tentukan
warna sinar laser yang diemisikan tongkatnya jika batu yang digunakan adalah blood-coloured
Bohemian garnet (berwarna merah-darah).
Red Blue Yellow-orange Black
Yellow Blue-green Violet White
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 33
Soal Teori 6 Pertanyaan 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 Total
Poin 18 4 8 3 4 12 16 3 68
7% dari total Nilai
Soal 6. Mari berburu jamur!
Mushrooming atau berburu jamur merupakan tradisi nenek moyang Czech dan Slovak sejak tempo dulu. Beberapa spesies jamur bisa dimakan, sebagian tidak bisa dimakan dan bahkan beracun.
Jamur payung atau Inky cap (Coprinopsis atramentaria) dapat dimakan dan enak rasanya. Jamur ini mengandung senyawa alam coprine (E), yang dapat disintesis dengan mudah dari bahan baku ethyl 3-chloropropanoate (1).
6.1 Gambarkan struktur A–E termasuk stereokimianya jika ada. Petunjuk: Reaksi pertama yang
menghasilkan senyawa A berlangsung melalui pembentukan senyawa organologam terlebih dulu
yang kemudian mengalami siklisasi.
A B
C
D E
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 34
Dalam tubuh manusia, coprine mengalami hidrolisis menjadi L-glutamic acid (3) dan senyawa C
serta 4, yang menimbulkan efek samping yang berlawanan/antagonis dengan efek coprine semula.
Senyawa-senyawa tersebut menginhibisi kerja enzim acetaldehyde dehydrogenase, yang terlibat
dalam metabolisme alkohol. Ketika enzim tersebut diinhibisi, acetaldehyde yang terbentuk oleh
adanya alcohol dehydrogenase akan terakumulasi dalam tubuh, yang menyebabkan munculnya
gejala teler atau mabuk (disebut sebagai efek antabuse). Sisi aktif enzim mengandung gugus -SH
cysteine, yang dapat terblokir/terlindungi oleh senyawa C atau 4.
Enzim = acetaldehyde dehydrogenase
6.2 Dengan menggunakan penggambaran piktogram acetaldehyde dehydrogenase seperti pada
skema di atas, gambarkan struktur F yang merupakan enzim yang terinhibisi oleh senyawa 4.
Efek antabuse diberi nama berdasarkan senyawa antabuse (5), yang merupakan obat terkenal yang
digunakan dalam terapi pengobatan terhadap kebergatungan alkohol. Obat ini dapat disintesis
sesuai skema berikut.
6.3 Gambarkan struktur senyawa G dan H. Petunjuk: Senyawa H mengandung lima atom karbon.
F
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 35
G
H
6.4 Beri tanda silang pada daftar reagen berikut yang merupakan reagen paling sesuai sebagai
reagen I yang digunakan dalam skema reaksi di atas.
☐ m-chloroperbenzoic acid (mCPBA) ☐ H2O2 encer
☐ Zn/CH3COOH ☐ NaBH4
☐ I2 ☐ H2SO4 pekat dan panas
☐ K2CO3, H2O ☐ AlCl3
Cara antabuse menginhibisi acetaldehyde dehydrogenase mirip dengan efek pemblokiran oleh
senyawa C dan 4.
Enzim = acetaldehyde dehydrogenase
6.5 Dengan menggunakan piktogram untuk acetaldehyde dehydrogenase seperti gambar di atas,
gambarkan struktur J yang merupakan enzim yang diinhibisi oleh antabuse (5). Petunjuk: Tiga
atom sulfur harus ada di dalam struktur yang anda gambar.
Jamur menarik lainnya adalah False morel (Gyromitra esculenta). Walaupun dahulu jamur ini boleh
dimakan (sesuai nama Latin esculentus yang berarti bisa dimakan), namun terdapat bukti bahwa
jamur ini beracun karena mengandung gyromitrin (M). Senyawa alam ini dapat disintesis dari
N-methylhydrazine (6):
J
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 36
6.6 Gambarkan struktur senyawa K–M.
K
L
M
Dalam tubuh manusia, gyromitrin (M) mengalami hidrolisis dan menghasilkan N-methylhydrazine
(6), yang bersifat sangat hepatotoksik (meracuni liver/hati). Gyromitrin (M) mengalami hidrolisis
langsung ketika memasuki lingkungan asam di dalam perut manusia, di mana baik gugus amida
maupun gugus imina akan terhidrolisis.
Fokuskan perhatian anda pada hidrolisis gugus fungsi amida dalam struktur molekul gyromitrin.
Bilangan gelombang vibrasi untuk modus ulur/stretching yang relevan dengan ikatan C−N adalah
1293.0 cm−1 dan energi potensial permukaan tidak secara signifikan mengubah bentuknya oleh
adanya efek substitusi isotop.
6.7 Hitung efek isotop kinetik hipotetik tertinggi yang mungkin terjadi pada suhu tubuh manusia,
37 °C, untuk reaksi hidrolisis tersebut, dengan asumsi bahwa baik atom nitrogen maupun
karbon yang terkait dalam proses tersebut secara bersamaan disubstitusi/diganti, yaitu 14N
menjadi isotop 15N dan 12C menjadi isotop 13C. Pertimbangkan bahwa hanya energi vibrasional
titik nol (zero point vibrational energy) yang mempengaruhi tetapan laju reaksi. Asumsikan
bahwa massa molar semua isotop adalah bilangan bulat. Dalam seluruh proses perhitungan
selanjutnya, gunakan lima angka penting.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 37
6.8 Setelah melakukan perubahan isotop tersebut, ternyata laju hidrolisis tidak menunjukkan
perbedaan signifikan. Manakah di antara proses berikut yang paling mungkin merupakan
tahap penentu laju reaksi? Beri tanda silang pada bagian yang dipilih.
☐ Serangan nukleofilik air pada gugus fungsi amida yang terprotonasi.
☐ Pemutusan ikatan C−N.
☐ Protonasi molekul gyromitrin.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 38
Soal Teori 7 Pertanyaan 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 Total
Poin 10 6 15 9 11 6 57
7% dari total Nilai
Soal 7. Cidofovir
Cidofovir (1), awalnya dirancang dan dibuat oleh kelompok penelitian Professor Holy di
Czechoslovakia, merupakan suatu analog nukleotida dengan aktivitas antivirus. Senyawa ini
digunakan untuk mengobati infeksi oleh virus, sebagian besar untuk pasien pengidap AIDS.
Intermediet (senyawa antara) kunci dalam sintesis cidofovir adalah senyawa diol 2 yang murni optis
aktif, yang dapat dibuat dari L-mannitol (3).
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 39
7.1 Gambarkan struktur senyawa A–D, termasuk stereokimianya. Satu molekul A menghasilkan
dua molekul B.
A C12H22O6
B
C D
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 40
7.2 Gambarkan struktur semua stereoisomer alternatif dari senyawa 3 yang bisa digunakan dalam
tahap reaksi yang sama seperti di atas yang hanya akan menghasikan produk 2 yang sama.
Diol 2 dimodifikasi lebih lanjut menghasilkan senyawa I. Sintesis phosphonate 4 yang digunakan
untuk mengubah senyawa F menjadi G akan dibahas kemudian.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 41
7.3 Gambarkan struktur senyawa E–I, termasuk stereokimianya yang tepat. Gunakan singkatan
MMT untuk gugus (4-methoxyphenyl)diphenylmethyl.
Skema yang sama dengan yang di halaman
sebelumnya, untuk lebih mudah dipahami
E C30H30O4
F G
H
I C16H27O8PS
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 42
Phosphonate 4 dapat dibuat berdasarkan skema reaksi berikut:
7.4 Gambarkan struktur senyawa J–L.
J
K
L
Reaksi antara I (dari pertanyaan 7.3) dengan cytosine (5) menghasilkan campuran 3:1 antara M dan
N yang merupakan senyawa isomer satu sama lain. Pembentukan kedua produk tersebut dapat
dipahami dengan meyakini bahwa cytosine (5) juga dapat berada dalam bentuk sebagai
tautomernya, yaitu senyawa P yang aromatik. Reaksi antara M dengan cyclohexa-1,4-diene dan
palladium hydroxide pada permukaan karbon menghasilkan senyawa O. Gugus phosphonic ester
dalam senyawa O bereaksi dengan bromotrimethylsilane menghasilkan cidofovir (1).
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 43
7.5 Gambarkan struktur kedua isomer M, N, dan senyawa O, termasuk stereokimianya yang tepat,
serta struktur P yang merupakan tautomer aromatik dari cytosine (5). Transformasi M menjadi
O merupakan proses pelepasan gugus pelindung.
M (75%)
N (25%)
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 44
O
P
7.6 Gambarkan struktur dua senyawa organik sederhana Q dan R yang terbentuk selama proses
konversi M menjadi O.
Q dari cyclohexadiene
R dari gugus pelindung
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 45
Soal Teori 8 Pertanyaan 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 Total
Poin 14 14 2 16 6 8 9 6 75
9% dari total Nilai
Soal 8. Caryophyllene
-Caryophyllene (3) merupakan senyawa sesquiterpene alami yang terkandung dalam pohon
cengkeh dan beberapa tanaman tradisional Czech dan Slovak, seperti tanaman hop atau linden
berdaun-kecil.
Sintesis -caryophyllene dimulai dari enantiomer tunggal dienone A. Reaksi antara A dengan silyl
ketene acetal 1 yang segera diikuti dengan reduksi dan aqueous work-up (penyelesaian reaksi
dengan penambahan larutan dalam air) menghasilkan ketone 2. Senyawa antara (intermediet) ini
kemudian mengalami reaksi dengan tosyl chloride, menghasilkan B. Siklisasi senyawa ini dalam
suasana basa menghasilkan C. Akhirnya, reaksi antara C dengan ylide D menghasilkan
-caryophyllene.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 46
8.1 Gambarkan struktur senyawa A–D, termasuk stereokimianya yang tepat. Petunjuk: dalam
transformasi A → 2, silyl ketene acetal bertindak sebagai suatu nukleofil.
A C10H14O B
C D
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 47
Salah satu ikatan rangkap dalam 2 sebagaimana halnya dalam 3 memiliki konfiguarasi trans dan
kerangkanya cukup stabil karena ukuran cincin yang besar. Senyawa trans-Cyclooctene (4)
merupakan cincin terkecil yang dapat mengakomodasi adanya ikatan rangkap trans. Senyawa ini
dapat dibuat berdasarkan skema reaksi berikut:
8.2 Gambarkan struktur reagen E dan intermediet (senyawa antara) F dan G, termasuk
stereokimianya yang tepat. Untuk F dan G, Beri tanda silang pada kotak yang menunjukkan
produk stereokimia yang dihasilkan.
E F
☐ akiral
☐ enantiomer tunggal
☐ campuran rasemat
☐ campuran diastereoisomer
G
☐ akiral
☐ enantiomer tunggal
☐ campuran rasemat
☐ campuran diastereoisomer
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 48
8.3 Gambarkan struktur enantiomer cycloalkene 4 dengan stereokimia yang tepat.
Dua ikatan rangkap dalam -caryophyllene menunjukkan perbedaan kereaktifan: ikatan rangkap di
dalam cincin (endocyclic) lebih reaktif daripada yang di luar cincin (exocyclic) akibat tegangan cincin.
8.4 Gambarkan struktur Ha + Hb, I dan Ja + Jb, termasuk stereokimianya yang tepat. Petunjuk:
Ha + Hb dan Ja + Jb merupakan pasangan diastereomer.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 49
Ha + Hb
I
Ja + Jb
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 50
Yang menarik adalah, ternyata kereaktifan ikatan rangkap di dalam dan di luar cincin pada senyawa
isocaryophyllene (5) justru berkebalikan dari kereaktifan ikatan rangkap dalam -caryophyllene (3).
8.5 Gambarkan struktur Ka dan Kb, dengan sterokimia yang tepat. Petunjuk: Ka + Kb merupakan
pasangan diastereomer.
Ka + Kb
Senyawa berlabel-isotop merupakan perangkat yang berharga untuk penentuan mekanisme reaksi,
penentuan struktur, penentuan massa maupun studi spektroskopi NMR. Perhatikan sintesis analog
-caryophyllene berlabel-isotop berikut.
8.6 Gambarkan struktur L dan M dilengkapi dengan stereokimianya yang tepat.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 51
L
M C14H20D2O
-Caryophyllene (3) mengalami siklisasi yang dikatalisis asam, yang akan menghasilkan suatu
campuran produk yang kompleks. Di antara produk tersebut, yang paling banyak adalah pasangan
diastereomer Na + Nb dan pasangan diastereomer 7a + 7b. Reaksi dimulai dengan proses
protonasi pada ikatan rangkap internal yang lebih reaktif sehingga menghasilkan kation O. Siklisasi
ini tanpa disertai pemutusan ikatan tunggal karbon-karbon sehingga menghasilkan pasangan
diastereomer kation trisiklik Pa dan Pb, yang kemudian mengalami hidrasi sehingga menghasilkan
senyawa alkohol target Na dan Nb. Alternatif lainnya, kation Pa dan Pb mengalami penataan ulang
dengan terjadinya pemutusan ikatan tunggal karbon-karbon sehingga menghasilkan kation Qa dan
Qb, yang kemudian mengalami deprotonasi sehingga menghasilkan 7a dan 7b.
8.7 Gambarkan struktur tiga intermediet (senyawa antara) O, Pa, Qa yang menghasilkan
diastereomer 7a, dilengkapi dengan stereokimianya yang tepat.
IDN-2 INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD / SLOVAKIA & CZECH REPUBLIC, 2018
UJIAN TEORI, OFFICIAL INDONESIAN VERSION 52
O Pa
Qa
8.8 Gambarkan struktur diastereomer Na + Nb, dilengkapi stereokimianya yang tepat.