Student Code ARM - ICHO 2017պրոպան և թթվածին՝ 1 բար ընդհանուր ճնշմամբ: Որոշե՛ք, k red-ի և k ox-ի արժեքները, եթե պրոպանի

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:




Տեսական քննություն

"Bonding the World with Chemistry"

49th INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD

Nakhon Pathom, THAILAND




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:




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%




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




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:




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:




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 .




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:




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




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:




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:




[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:




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:




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




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)




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




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:




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:




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




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




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




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:




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:




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:




Կաթնաթթվի դիսոցման հաստատունի (Ka) որոշման հաշվարկ

Կաթնաթթվի դիսոցման հաստատուն (Ka) ………………………………

(պատասխանը գրեք ստորակետից հետո 2 թվի ճշտությամբ)




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




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




Անհայտ նմուշում ֆոսֆատի կոնցենտրացիան = մոլ դմ -3




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:




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)




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




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




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:




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:


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




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:


նշանը:)

G = …….………….…… Z = ……………….…..

D միացության մոլեկուլային կառուցվածքը




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)




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




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:




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)




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




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:






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:)







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




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




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):




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:




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




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




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:




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:




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




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)




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




E F

G

Մաս B




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:







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




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

Student Code ARM - ICHO 2017պրոպան և թթվածին՝ 1 բար ընդհանուր ճնշմամբ: Որոշե՛ք, k red-ի և k ox-ի արժեքները, եթե պրոպանի

Documents