Rozwiązanie zadania konkursowego

Rozwiązanie zadania konkursowego

Dziękuję jeszcze raz każdemu, kto wziął udział. Zapraszam do analizy zadania :).

Oto średnie wyniki :

a) 2,57 / 4 pkt = 64 %
b) 0,5 / 2 pkt = 25 %
c) 2,875 / 3 pkt = 96 %
e) 4,5 / 9 pkt = 50 %
f) 1,5 / 2 pkt = 75 %
Sumarycznie : 11,94 / 20 pkt = 59,7 %

Zwycięzcą konkursu został : Hubert Piwar! Gratulacje!

a)

forma HR^{-}   Znalezione obrazy dla zapytania anion forms of vitamin c

forma R^{2-}   wit. c

Jak widzimy, forma HR^{-} ma jeszcze formę rezonansową, co oznacza dwie rzeczy. Po pierwsze, wcześniejszy post o rezonansie nie był przypadkowy, a po drugie i bardziej istotne, w poleceniu nie ma wprost : napisz formy rezonansowe, tylko sami macie o tym pamiętać! Zaznaczanie stereochemii nie było konieczne, to nie jest chemia organiczna.

Wynika z tego, że anion HR^{-} będzie trwalszy niż anion R^{2-} , ponieważ obecny tam ładunek ujemny jest stabilizowany przez dwie formy rezonansowe, a tam jest tylko jedna. Dlatego ten przeskok pomiędzy wartościami pK_{a1} oraz pK_{a2} jest tak duży.

  • najczętszy błąd : może nie tyle co błąd, ale nie pamiętam czy w ogóle komuś dałem za to maksa. Większość osób faktycznie umiało powiedzieć, że jest tutaj ta forma rezonansowa, ale nie pisaliście co z tego wynika : anion jest bardziej stabilny, zatem ta dysocjacja zachodzi ,,chętniej” . Bo gdy mamy równowagę dysocjacji dla słabego kwasu :

HX \leftrightarrow H^{+} + X^{-}  to będzie ona tym bardziej posunięta w prawo im bardziej stabilny jest anion X^{-} . Więc nie wystarczyło tylko napisać (być może na olimpiadzie by wystarczyło, ale lepiej pisać odpowiedzi jeszcze dokładniej!) że jest rezonans, tylko powiedzieć, że dzięki temu anion jest stabilniejszy, co z kolei powoduje, że równowaga przesuwa się bardziej w stronę tworzenia jonów wodorowych, niż gdyby tych form rezonansowych nie było.

b) no tutaj to masakra. Dramat! Pamiętamy przecież, że K_{a1} > K_{a2} > ...   i tak samo oczywiście jest z K_{b} ! Czego nie wiecie, to tak naprawdę, co oznaczają te indeksy!

Otóż :

K_{a1} oznacza pierwszą stałą dysocjacji : odszczepia się pierwszy proton!

K_{a4} oznacza czwartą stałą dysocjacji : odszczepia się czwarty proton!

Identycznie jest dla stałej zasadowej, tylko jest to zasada, zatem tutaj proton się przyłącza :

K_{b1} oznacza pierwszą stałą dysocjacji : przyłącza się pierwszy proton!

K_{b4} oznacza czwartą stałą dysocjacji : przyłącza się czwarty proton!

Każdy znał wzór : pK_{a} + pK_{b} = pK_{w} , ale wszyscy pisali : pK_{a1} + pK_{b1} = pK_{w} , gdzie w istocie jest to : pK_{a1} + pK_{b2} = pK_{w} oraz pK_{a2} + pK_{b1} = pK_{w}

W takim razie : K_{b1} = 6,76 \cdot 10^{-3} oraz K_{b2} = 2,69 \cdot 10^{-10}

  • najczęstszy błąd : nieznajomość definicji K_{b1}

c) tutaj wystarczyło skorzystać ze skróconej formy, nie trzeba było pisać pełnych wzorów witaminy C, było to takie zadanie na ,,nazbieranie punktów”.

H_{2}R \leftrightarrow HR^{-} + H^{+}

HR^{-} \leftrightarrow R^{2-} + H^{+}

i wyjaśnione we wpisie dotyczącym kwasu dwuprotonowego Obliczanie pH kwasu dwuprotonowego

c = [H_{2}R] + [HR^{-}] + [R^{2-}]

e) we wpisie wyjaśnione było wszystko do momentu :

\frac{[H^{+}]}{c} = \frac{1 + \frac{2K_{a2}}{[H^{+}]}}{\frac{[H^{+}]}{K_{a1}} + 1 + \frac{K_{a2}}{[H^{+}]}}

Dość proste przekształcenia algebraiczne pozwalają otrzymać równania trzeciego stopnia, które nasz kalkulator powinien umieć robić :

[H^{+}]^{3} + K_{a1}[H^{+}]^{2} + (K_{a1}K_{a2} - cK_{a1})[H^{+}] - 2cKa_{1}K_{a2} = 0

lub stawiając x = [H^{+}]

x^{3} + K_{a1}x^{2} + (K_{a1}K_{a2} - cK_{a1})x - 2cKa_{1}K_{a2} = 0

U nas stężęnie wynosi c = \frac{1,233}{176,14 \cdot 1,2} = 5,83 \cdot 10^{-3}

[H^{+}] = 5,95 \cdot 10^{-4} \implies pH = 3,23

  • najczęstszy błąd : każdy właściwie zaczynał zadanie od razu napisania wzoru, który dla Was pozostawiłem. A skąd on się wziął!? Nikt Wam nie da punktów za wystrzelenie od razu tak skomplikowanego wzoru, bez żadnego wytłumaczenia! Taki wzór bez wyjaśnienia wygląda jak ściąganie! Musicie takie wzory wyprowadzać. Osoby, które nie potrafiły przekształcić tego wzoru, co się jak najbardziej może każdemu zdarzyć, to polecam trochę poćwiczyć przekształcenia algebraiczne, bo do fizycznej (kinetyka, elektrochemia), to się jak najbardziej może przydać!
  • najczęstszy błąd : mało kto pokazał obliczenia za stężenie albo wcale go nie policzył!

f) to była według mnie najtrudniejsza część, a poradziliście sobie z nią doskonale! W reakcji tej powstaje kwas dehydroaskorbinowy. Niektóre osoby podawały wzór, który nie odpowiadał podanego w zadaniu wzorowi sumarycznemu, uważajcie na takie rzeczy! To zadanie należało do tzw. zadań zaporowych i ma na celu znaczne zredukowanie osób, które dostają ,,maksa”. Na drugim etapie za zadanie maksa dostaje około 0-15/20 osób spośród 350, więc to o czymś świadczy.

  • najczęstszy błąd : większość zrobiła to dobrze.

 

Leave a Reply