Ústřední komise Chemické olympiády 44. ročník 2007 2008 ŠKOLNÍ KOLO Kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY STUDIJNÍ A PRAKTICKÉ ČÁSTI Národní institut dětí a mládeže Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy
Ústřední komise Chemické olympiády 44. ročník 2007 2008 ŠKOLNÍ KOLO Kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY STUDIJNÍ A PRAKTICKÉ ČÁSTI Národní institut dětí a mládeže Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy Kolektiv autorů 44. ročníku Chemické olympiády
NIDM MŠMT ČR ISBN: 978-80-86784-24-3
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky ve spolupráci s Českou společností chemickou a Českou společností průmyslové chemie vyhlašují 44. ročník předmětové soutěže CHEMICKÁ OLYMPIÁDA 2007 2008 kategorie D pro žáky 8. a 9. ročníků základních škol, 3. a 4. ročníků osmiletých gymnázií a 1. a 2. ročníků šestiletých gymnázií Chemická olympiáda je předmětová soutěž z chemie, která si klade za cíl podporovat a rozvíjet talentované žáky. Formou zájmové činnosti napomáhá vyvolávat hlubší zájem o chemii a vést žáky k samostatné práci. Soutěž je jednotná pro celé území České republiky a pořádá se každoročně. Člení se na kategorie a soutěžní kola. Vyvrcholením soutěže pro kategorii A je účast vítězů národního kola CHO na Mezinárodní chemické olympiádě a pro kategorii E na evropské soutěži Grand Prix Chimique, která se koná jednou za 2 roky. Úspěšní řešitelé Ústředního kola Chemické olympiády budou přijati bez přijímacích zkoušek na tyto vysoké školy: Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze (chemické obory), Přírodovědecká fakultu Masarykovy Univerzity v Brně (chemické obory), Fakulta chemické technologie VŠCHT v Praze, Fakulta chemická VUT v Brně a Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice. Úspěšným řešitelům Chemické olympiády kategorií A a E, kteří se umístí na 1. 3. místě v Ústředním kole a kteří se zapíší ke studiu chemických oborů na Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy v Praze, bude přiděleno mimořádné stipendium. 1 Stipendium pro nejúspěšnější řešitele nabízí také Nadační fond Emila Votočka při Fakultě chemické technologie VŠCHT v Praze. Úspěšní řešitelé Ústředního kola CHO přijatí ke studiu na této fakultě mohou zažádat o stipendium pro první ročník studia. Nadační fond E. Votočka poskytne třem nejúspěšnějším účastníkům kategorie A resp. jednomu kategorie E během 1. ročníku studia stipendium ve výši 10 000 Kč. 2 Celostátní soutěž řídí Ústřední komise Chemické olympiády v souladu s organizačním řádem. Na území krajů a okresů řídí Chemickou olympiádu krajské a okresní komise CHO. Organizátory krajského kola pro žáky středních škol jsou krajské komise CHO ve spolupráci se školami, krajskými úřady a pobočkami České chemické společnosti a České společnosti průmyslové chemie. Na školách řídí školní kola ředitel a pověřený učitel. V souladu se zásadami pro organizování soutěží je pro vedení školy závazné, v případě zájmu studentů o Chemickou olympiádu, uskutečnit její školní kolo, případně zabezpečit účast studentů v této soutěži na jiné škole. 1 Podrobnější informace o tomto stipendiu budou uvedeny na webových stránkách fakulty www.natur.cuni.cz/chemie/studium. 2 Stipendium bude vypláceno ve dvou splátkách, po řádném ukončení 1. semestru 4000 Kč, po ukončení 2. semestru 6000 Kč. Výplata je vázána na splnění všech studijních povinností. Celkem může nadační fond na stipendia rozdělit až 40 000 Kč v jednom roce. 3
První kolo soutěže První kolo soutěže (školní) probíhá na školách ve všech kategoriích zpravidla ve třech částech. Jsou to: a) studijní část b) praktická laboratorní část c) kontrolní test školního kola V této brožuře jsou obsaženy soutěžní úlohy studijní a praktické části prvního kola soutěže kategorií B a C. Autorská řešení těchto úloh společně s kontrolním testem a jeho řešením budou obsahem druhé brožury. Úlohy ostatních kategorií budou vydány ve zvláštních brožurách. Třetí část prvního kola kontrolní test bude také separátní přílohou v brožuře obsahující autorská řešení prvního kola soutěže. Vzor záhlaví vypracovaného úkolu: Karel VÝBORNÝ Kat.: D, 2007 2008 Gymnázium, Korunní ul., Praha 2 Úkol č.: 1 1. ročník Hodnocení: Školní kolo chemické olympiády řídí a organizuje učitel chemie (dále jen pověřený učitel), kterého touto funkcí pověří ředitel školy. Úkolem pověřeného učitele je propagovat Chemickou olympiádu mezi žáky a získávat je k soutěžení, předávat žákům texty soutěžních úkolů a dodržovat pokyny řídících komisí soutěže. Spolu s pověřeným učitelem se na přípravě soutěžících podílejí učitelé chemie v rámci činnosti předmětové komise. Umožňují soutěžícím práci v laboratořích, pomáhají jim odbornou radou, upozorňují je na vhodnou literaturu, popřípadě jim zajišťují další konzultace, a to i s učiteli škol vyšších stupňů nebo s odborníky z praxe a z výzkumných ústavů. Ředitel školy vytváří příznivé podmínky pro propagaci, úspěšný rozvoj i průběh Chemické olympiády. Podporuje soutěžící při rozvoji jejich talentu a zabezpečuje, aby se práce učitelů hodnotila jako náročný pedagogický proces. Učitelé chemie spolu s pověřeným učitelem opraví vypracované úkoly soutěžících, zpravidla podle autorského řešení a kritérií hodnocení úkolů předem stanovených ÚKCHO, případně krajskou komisí Chemické olympiády, úkoly zhodnotí a seznámí soutěžící s jejich správným řešením. Pověřený učitel spolu s ředitelem školy nebo jeho zástupcem: a) stanoví pořadí soutěžících b) na základě zhodnocení výsledků navrhne nejlepší soutěžící k účasti ve druhém kole c) provede se soutěžícími rozbor chyb Ředitel školy zašle příslušné komisi Chemické olympiády jmenný seznam soutěžících navržených k postupu do dalšího kola, jejich opravená řešení úkolů, pořadí všech soutěžících (s uvedením procenta úspěšnosti) spolu s vyhodnocením prvního kola soutěže. Ústřední komise Chemické olympiády děkuje všem učitelům, ředitelům škol a dobrovolným pracovníkům, kteří se na průběhu Chemické olympiády podílejí. Soutěžícím pak přeje mnoho úspěchů při řešení soutěžních úloh.. 4
Výňatek z organizačního řádu Chemické olympiády Čl. 5 Úkoly soutěžících (1) Úkolem soutěžících je samostatně vyřešit zadané teoretické a laboratorní úlohy. (2) Utajení textů úloh je nezbytnou podmínkou regulérnosti soutěže. Se zněním úloh se soutěžící seznamují bezprostředně před vlastním řešením. Řešení úloh (dále jen protokoly ) je hodnoceno anonymně. (3) Pokud má soutěžící výhrady k regulérnosti průběhu soutěže, má právo se odvolat v případě školního kola k pověřenému učiteli, v případě vyšších soutěžních kol k příslušné komisi CHO, popřípadě ke komisi o stupeň vyšší. Čl. 6 Organizace a propagace soutěže na škole, školní kolo CHO (1) Zodpovědným za uskutečnění soutěže na škole je ředitel, který pověřuje učitele chemie zabezpečením soutěže (dále jen pověřený učitel ). (2) Úkolem pověřeného učitele je propagovat CHO mezi žáky, evidovat přihlášky žáků do soutěže, připravit, řídit a vyhodnotit školní kolo, předávat žákům texty soutěžních úloh a dodržovat pokyny řídících komisí CHO, umožňovat soutěžícím práci v laboratořích, pomáhat soutěžícím odbornými radami, doporučovat vhodnou literaturu, případně jim zabezpečit další konzultace, a to i s učiteli škol vyšších stupňů nebo s odborníky z výzkumných ústavů a praxe. (3) Spolu s pověřeným učitelem se na přípravě, řízení a vyhodnocení školního kola mohou podílet další učitelé chemie v rámci činnosti předmětové komise chemie (dále jen předmětová komise ). (4) Školního kola se účastní žáci, kteří se do stanoveného termínu přihlásí u učitele chemie, který celkový počet přihlášených žáků oznámí pověřenému učiteli. (5) V případě zájmu žáka o účast v soutěži je škola povinna uskutečnit školní kolo, případně zabezpečit účast žáka v CHO na jiné škole. (6) Školní kolo probíhá ve všech kategoriích v termínech stanovených NIDM a ÚK CHO zpravidla ve třech částech (studijní část, laboratorní část a kontrolní test). (7) Pověřený učitel spolu s předmětovou komisí, je-li ustavena: a) zajistí organizaci a regulérnost průběhu soutěžního kola podle zadání NIDM a ÚK CHO, b) vyhodnotí protokoly podle autorských řešení, c) seznámí soutěžící s autorským řešením úloh a provede rozbor chyb, d) stanoví pořadí soutěžících a vyhlásí výsledky soutěže. (8) Po skončení školního kola zašle ředitel školy nebo pověřený učitel: a) organizátorovi vyššího kola příslušné kategorie CHO výsledkovou listinu všech účastníků s počty dosažených bodů, úplnou adresou školy a stručné hodnocení školního kola, b) tajemníkovi příslušné komise CHO vyššího stupně stručné hodnocení školního kola včetně počtu soutěžících. (9) Protokoly soutěžících se na škole uschovávají po dobu jednoho roku. Komise CHO všech stupňů jsou oprávněny vyžádat si je k nahlédnutí. Čl. 14 Zvláštní ustanovení (1) Účast žáků ve všech kolech soutěže, na soustředěních a v mezinárodních soutěžích se považuje za činnost, která přímo souvisí s vyučováním. (2) Pravidelná činnost při organizování soutěže, vedení zájmových útvarů žáků připravujících se na CHO a pravidelné organizační a odborné působení v komisích CHO se považuje za pedagogicky a společensky významnou činnost učitelů a ostatních odborných pracovníků, započítává se do pracovního úvazku nebo přiměřeně honoruje. 5
Harmonogram 44. ročníku Chemické olympiády kategorie D Školní kola: Studijní část školního kola: říjen 2007 leden 2008 Kontrolní test školního kola: 4. 1. 2008 Škola odešle výsledky školního kola okresní komisi CHO nejpozději do: 12. 1. 2008 Okresní kola: 29. 30. 1. 2008 Odeslání výsledků: do 8. 2. 2008 Okresní komise je oprávněna na základě dosažených výsledků v okresním kole vybrat omezený počet soutěžících do krajského kola CHO. Krajská kola: 28. 29. 3. 2008 Předsedové krajských komisí odešlou výsledkovou listinu krajských kol Ústřední komisi Chemické olympiády, NIDM MŠMT ČR Praha dvojím způsobem: a) Co nejdříve po uskutečnění krajského kola zapíší výsledky příslušného kraje do Databáze Chemické olympiády, která je přístupná na stránkách CHO: http://natur.cuni.cz/cho/ přes tlačítko Databáze CHO. Přístup je chráněn uživatelským jménem a heslem, které obrdžíte od ÚK CHO. Ihned po odeslání bude výsledková listina zveřejněna na webových stránkách CHO. b) Tato databáze umožňuje zapsané výsledkové listiny zároveň vytisknout. Takto vytištěnou výsledkovou listinu v papírové podobě spolu s hodnocením zašlete na adresu NIDM nejpozději do 7. 4. 2004. 6
Kontakty na krajské komise Chemické olympiády školní rok 2007/2008 Kraj Předseda Tajemník Praha Středočeský Jihočeský Plzeňský Karlovarský Ústecký doc. Ing. Jaroslav Kvíčala Ústav organické chemie, VŠCHT Praha Technická 5 166 28 Praha 6 jaroslav.kvicala@vscht.cz tel.: 220 444 278, 220 444 242 RNDr. Marie Vasileská, CSc. katedra chemie PedF UK M. D. Rettigové 4 116 39 Praha 1 tel.: 221 900 256 vasileska@cermat.cz RNDr. Karel Lichtenberg, CSc. Gymnázium, Jírovcova 8 371 61 České Budějovice tel.: 387 319 358 licht@gymji.cz Mgr. Jana Pertlová Masarykovo Gymnázium Petákova 2 301 00 Plzeň 377 270 874 pertlova@mgplzen.cz Ing. Miloš Krejčí Gymnázium Ostrov Studentská 1205 363 01 Ostrov tel.: 353 612 753; 353 433 761 (sekretariát) milos.krejci@centrum.cz Mgr. Tomáš Sedlák Gymnázium Teplice Čs. dobrovolců 530/11 415 01 Teplice tel.: 417 813 053 sedlak@gymtce.cz Mgr. Linda Rottová Stanice přírodovědců DDM hl. m. Prahy Drtinova 1a 150 00 Praha 5 rottova@ddmpraha.cz tel.: 257 321 336, l. 132 Dr. Martin Adamec katedra chemie PedF UK M. D. Rettigové 4 116 39 Praha 1 tel.: 221 900 256 martin.adamec@pedf.cuni.cz Ing. Miroslava Čermáková DDM, U Zimního stadionu 1 370 01 České Budějovice tel.: 386 447 319 cermakova@ddmcb.cz RNDr. Jiří Cais Krajské centrum vzdělávání a jazyková škola PC Koperníkova 26 301 25 Plzeň tel.: 377 350 421 cais@kcvjs.cz Mgr. Bohumil Adamec odd. mládeže a tělovýchovy KÚ Závodní 353/88 360 21 Karlovy Vary tel.: 353 502 515 bohumil.adamec@kr-karlovarsky.cz Ing. Květoslav Soukup Odd. lidských zdrojů, mlád. a tělových. KÚ Velká Hradební 48 400 02 Ústí nad Labem tel.: 475 657 235 soukup.k@kr-ustecky.cz Mgr. Věra Rousová tel.: 475 210 861; 732 950 824 souteze@ddmul.cz Liberecký PhDr. Bořivoj Jodas, Ph.D. katedra chemie FP TU Hálkova 6 461 17 Liberec tel.: 485 104 412 borivoj.jodas@volny.cz Ing. Jana Huňková DDM Větrník Riegrova 16 461 01 Liberec tel.: 485 102 433 jana.hunkova@ddmliberec.cz 7
Kraj Předseda Tajemník Královéhradecký Pardubický Vysočina Jihomoravský Zlínský Olomoucký Moravskoslezský PaedDr. Ivan Holý, CSc. Pedagogická fakulta UHK Rokitanského 62 500 03 Hradec Králové tel.: 493 331 161 ivan.holy@uhk.cz doc. Ing. Jiří Kulhánek, Ph.D. katedra org. chemie FChT UP Nám. Čs. Legií 565 532 10 Pardubice jiri.kulhanek@upce.cz RNDr. Jitka Šedivá Gymnázium Jihlava Jana Masaryka 1 586 01 Jihlava tel.: 567 303 613 sediva@gymnazium.ji.cz RNDr. Valerie Richterová Bořetická 5 628 00 Brno tel.: 604 937 265 valinka@centrum.cz Ing. Jaroslava Odstrčilová SPŠ, Třída T. Bati 331 765 02 Otrokovice tel.: 577 925 113 odstrcilovaj@spsotr.cz kat. D RNDr. Stanislava Ulčíková ZŠ Slovenská 3076 760 01 Zlín tel.: 577 210 284 ulcikova.stanislava@raz-dva.cz RNDr. Libor Kvítek, CSc. kat. fyzikální chemie PřF UP Tř. Svobody 8 771 46 Olomouc tel.: 585 634 420 kvitek@aix.upol.cz Mgr. Alexandra Holoušková Gymnázium Havířov Komenského 2 736 01 Havířov holouskova@gkh.cz Mgr. Hana Šrámková Dům dětí a mládeže Lužická 843 500 03 Hradec Králové tel.: 495 406 181, 495 406 186 Hana.Sramkova@worldonline.cz Mgr. Klára Svačinová DDM Delta Gorkého 2658 530 02 Pardubice tel.: 466 301 010 ddmdelta@atlas.cz RNDr. Josef Zlámalík Gymnázium Jihlava Jana Masaryka 1 586 01 Jihlava tel.: 567 303 613 zlamalik@gymnazium.ji.cz Mgr. Zdeňka Antonovičová Centrum volného času Lužánky Lidická 50 658 12 Brno Lesná tel.: 549 524 124 zdenka@luzanky.cz Bc. Jana Mašková odd. mládeže, sportu a rozvoje lidských zdrojů KÚ Třída T. Bati 3792 761 90 Zlín tel.: 577 615 443 jana.maskova@kr-zlinsky.cz Ing. Antonín Zvěř odd. mládeže a sportu KÚ Jeremenkova 40A 779 11 Olomouc tel.: 585 508 561 a.zver@kr-olomoucky.cz Mgr. Marie Kociánová Stanice přírodovědců Čkalova 1881 708 00 Ostrava Poruba tel.: 599 527 321 marie.kocianova@svc-korunka.cz 8
Další informace získáte na adrese: ÚKCHO NIDM MŠMT Praha, Talentcentrum Sámova 3, 101 00 Praha tel.: 246 088 230, fax: 271 746 615 Ing. Jana Ševcová e-mail: sevcova@nidm.cz Podrobnější informace o chemické olympiádě a úlohách minulých ročníku získáte na stránkách http://www.chemicka-olympiada.cz Ústřední komise CHO je členem Asociace českých chemických společností. Informace o Asociaci a o spoluvyhlašovateli CHO České chemické společnosti naleznete na stránkách http://www.csch.cz Významným chemickým odborným časopisem vydávaným v češtině jsou Chemické listy. Seznámit se s některými články můžete v Bulletinu, který vychází čtyřikrát ročně a naleznete ho i na internetových stránkách na adrese http://www.uochb.cas.cz/bulletin.html 9
KATEGORIE D Autoři: Recenze: Doc. RNDr. Marta Klečková, CSc. (kleckova@prfnw.upol.cz) PřF UP v Olomouci, katedra anorganické chemie Doc. RNDr. Zdeněk Šindelář, CSc. PřF UP v Olomouci, katedra anorganické chemie Mgr. Veronika Fadrná PřF UP v Olomouci Bc. Martina Vašíčková PřF UP v Olomouci PaedDr. Ivan Holý, CSc. (odborná recenze, ivan.holy@uhk.cz) Pedagogická fakulta, Univerzita Hradec Králové, katedra chemie PaedDr. František Lexa (pedagogická recenze) ZŠ v Máji I, České Budějovice Vážení přátelé a příznivci chemie, letošní ročník chemické olympiády kategorie D je zaměřen na studium vlastností směsí. V průběhu řešení chemické olympiády se setkáte s úlohami, ve kterých se seznámíte se složením anorganických i organických směsí. Úlohy jsou koncipovány tak, aby vaším hlavním informačním zdrojem mohl být Internet, požádejte tedy svého vyučujícího, aby vám zajistil přístup k Internetu. Přehled požadovaných znalostí a dovedností: Směsi a jejich vlastnosti, metody oddělování složek směsí. Řešení a vyčíslování chemických rovnic. Základní chemické výpočty molární hmotnost, hmotnostní zlomek, molární koncentrace, hustota, látkové množství (včetně využití Avogadrovy konstanty pro výpočet látkového množství). Způsoby vyjadřování jednotek (g/mol, g mol 1, mol/dm 3, mol dm 3 atd. ), jejich převádění a dovednost je používat. Názvosloví kyseliny, hydroxidy, oxidy, soli. Organické sloučeniny přírodní látky (výskyt a využití). Doporučená literatura: 1. D. Pečová, I. Karger, P. Peč: Chemie 1, Prodos, 1999 2. D. Pečová, I. Karger, P. Peč: Chemie 2, Prodos, 1999 3. P. Beneš: Základy chemie 1, Fortuna Praha, 1993 4. P. Beneš: Základy chemie 2, Fortuna Praha, 1993 a další učebnice pro základní školy a nižší stupeň gymnázií 5. J. Vacík: Přehled středoškolské chemie, SPN Praha, 1995 webové stránky a internetové odkazy týkající se problematiky směsí a přírodních látek 10
TEORETICKÁ ČÁST (65 bodů) Úloha 1 Není směs jako směs 7 bodů Většina látek se v přírodě vyskytuje ve formě směsí. Při pozorování písku vidíme zrnka všech velikostí, v žule jsou křemen, slída a živec, v pitné vodě jsou kromě částic vody také částice rozpuštěných látek atd. Můžeme tedy směsi charakterizovat jako soustavu dvou či více látek složek, jejichž částečky jsou vzájemně prostoupeny. Jestliže lze rozlišit jednotlivé složky směsi pouhým okem nebo mikroskopem, nazýváme takovou směs heterogenní (různorodou). V opačném případě, tedy jestliže jednotlivé složky směsi rozlišit nemůžeme ani optickým mikroskopem, jde o směsi homogenní (stejnorodé). Podle velikosti částic lze tedy směsi rozdělit: Název soustavy homogenní směsi koloidní roztoky heterogenní směsi Velikost částic < 10 9 m 10 9 10 6 m > 10 6 m Mezi heterogenní směsi patří např. suspenze, emulze, pěny a aerosoly, do homogenních směsí řadíme např. pravé roztoky a slitiny. Úkoly: a) V tajence je ukrytý název pro heterogenní směs kapaliny a pevné látky. Tvým úkolem je ji správně doplnit a zapsat znění tajenky! 6. 7. 1. 2. 3. 5. 8. 4. 1. Dělící metoda při které se oddělí jednotlivé složky směsi na základě rozdílné teploty varu 2. Směs vody a oleje 3. Nejvíce zastoupená složka ve vzduchu 4. Směs plynné látky rozptýlené v kapalné látce 5. Jiný název pro homogenní směs 6. Směsi vznikající sléváním nebo vhodným mísením dvou nebo více kovů 7. Slitina mědi a zinku 8. Směs dvou kapalin s konstantní teplotou varu b) Charakterizuj následující směsi a u každé uveď příklad! suspenze emulze pěna aerosol 11
Úloha 2 Záhadná chemie směsí 14 bodů V textu, který máš před sebou jsou některá slova zašifrována pomocí čísel (jedno písmeno = jedno číslo). Úkoly: a) Tvým prvním úkolem je tato slova rozšifrovat. Pomůckou ti bude 8 tvrzení pod textem. Do tabulky pak napiš slovo, nebo slova, která byla ve tvrzení zašifrována. 21 13 1 15 29 je slitina 3 34 2 7 a 11 35 15 19. Ve 18 30 10 13 1 28 34 23 19 znamenal objev 21 13 1 15 29 19 velký technologický pokrok ve výrobě nástrojů a 29 21 13 10 15 35. Proti čistým kovům se 21 13 1 15 29 totiž vyznačuje vyšší 30 28 13 2 1 18 30 35. Dnes se 21 13 1 15 29 využívá jen pro speciální účely a v sochařství. Zvláštním druhem 21 13 1 15 29 19 je 2 34 16 1 28 7 15 10, slitina 3 34 2 7 a 10 % 11 35 15 19 určená k výrobě houževnatých odlitků dělových hlavní historických zbraní. Tvrzení Rozšifrovaná slova 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Atom se skládá z kladně nabitých 21 13 1 15 29, záporně nabitých 4 16 4 23 30 13 1 15 39 a částic s nulovým nábojem 15 4 19 30 13 1 15 39. 3 1 16 4 23 19 16 10 je částice chemické látky složená ze dvou nebo více sloučených atomů. 2 4 18 30 7 16 1 28 10 15 32 28 1 2 10 je voda zbavená všech příměsí, je to chemicky čistá látka. H 3 PO 4 je vzorec 23 8 18 4 16 7 15 8 27 1 18 27 1 13 4 41 15 33. 21 4 15 29 4 15, C 6 H 6, je bezbarvá kapalina. 28 7 30 10 3 35 15 11 neboli kyselina L-askorbová je obsažen v ovoci, zejména v citrusech. 13 39 29 15 1 13 1 2 32 18 3 34 18 obsahuje složky, které můžeme rozeznat okem nebo mikroskopem. 21 13 1 3 je prvek za skupiny halogenů, za normálních podmínek toxická, červenohnědá kapalina. b) Odpovědi na následující otázky získáte z rozšifrovaného textu. 1. Jaké slitině se v textu píše? 2. Které kovy tuto slitinu tvoří? 3. Kdy byla tato slitina objevena? 4. Jakou vlastností se oproti čistým kovům vyznačuje? 12
c) Které z uvedených látek jsou čisté kovy a které slitiny? U slitin napiš, které kovy je tvoří! Zinek Mosaz Dural Konstantan Měď Alpaka Bronz Pájky Zlato Magnalium Stříbro Liteřina Úloha 3 Metody dělení složek směsí 12 bodů Složky můžeme ze směsí oddělit (izolovat) na základě jejich rozdílných vlastností (rozpustnosti, teploty varu, hustoty, velikosti částic ). Mezi nejdůležitější metody patří: destilace, filtrace, sublimace, extrakce, chromatografie, krystalizace, usazování a odpařování. Destilace je čistící metoda, užívaná k dělení směsí kapalin, které se navzájem liší teplotou varu. Podle povahy kapalné směsi volíme destilační metodu a tedy i destilační aparaturu. Mezi základní metody destilace patří: destilace za normálního tlaku, vakuová destilace a destilace s vodní parou. Další dělící metodou, která umožňuje rozdělit směs látek na jednotlivé složky je chromatografie. Při chromatografickém dělení složek je směs pozvolna unášena rozpouštědlem po vrstvě papíru nebo jiného materiálu. Jednotlivé složky směsi se na papíře zachycují různě pevně, a jsou proto unášeny různou rychlostí. Tím se od sebe vzdalují, a dochází tak k jejich oddělování. Úkoly: a) Charakterizuj tři základní destilační metody, o kterých se píše v textu, a uveď, kdy se užívají. b) Jak se v chromatografii nazývá rozpouštědlo, které unáší směs a papír, po kterém je tato směs unášena? (Doplň.) Rozpouštědlo... fáze Papír... fáze c) Uplatnění chromatografie je velmi široké. Z následujících profesí vyber ty, které se při své práci s chromatografií setkají. Prodavač elektrotechniky, lékař, soudní znalec, obuvník, hygienik, kriminalista, sportovní funkcionář, učitelka v mateřské škole, student chemie na vysoké škole, kominík, řidič kamionu. d) Na obrázku je nakreslený chromatogram papírové chromatografie. Přiřaď k jednotlivým částím chromatogramu jejich názvy: start, čelo, místo nanesení vzorku C, vzniklá skvrna vzorku B, papír. 13
Úloha 4 Víš, co jíš? 15 bodů Potraviny jsou také směsi mnoha látek. Základními složkami potravin jsou sacharidy, bílkoviny a tuky. Sacharidy jsou organické sloučeniny, ve kterých jsou vázány atomy uhlíku, vodíku a kyslíku. Jedním z nich je monosacharid glukóza (C 6 H 12 O 6 ). Bílkoviny jsou složité organické sloučeniny tvořené řetězcem aminokyselin, které jsou vzájemně vázané peptidovou vazbou. Nejjednodušší z aminokyselin tvořící bílkoviny je glycin (C 2 H 5 NO 2 ). Estery glycerolu (C 3 H 8 O 3 ) a organických kyselin s větším počtem atomů uhlíku v molekule jsou tuky. Úkoly: a) V tabulce jsou vzorce glukózy, glycinu a glycerolu. Mezi vzorci je však jeden, který zobrazuje neexistující sloučeninu. Přiřaď ke 3 vzorcům správný název. H H H H C C C H OH OH OH H 3 N CH C O OH 2 H HO H H CHO C C C C OH H OH OH CH 2 OH N H 2 CH 2 C O OH Glukóza je látka vznikající denně v přírodě chemickou reakcí, na které závisí život na naší planetě. b) Zapiš tuto chemickou reakci, pojmenuj jednotlivé reaktanty a produkty a také celou tuto reakci. Jaké jsou nutné podmínky pro to, aby tato reakce probíhala? c) Zařaď následující sacharidy do příslušných skupin sacharidů (monosacharidy, disacharidy nebo polysacharidy): fruktóza, sacharóza, laktóza, škrob, glykogen a celulóza. Kde jsou tyto sacharidy obsaženy? d) Pomocí jaké látky bys mohl dokázat přítomnost škrobu ve vzorku? Jak se změní při tomto důkazu barva vzorku? e) Přiřaď k sacharidům jejich triviální název. 1. sacharóza A. hroznový cukr 2. glykogen B. sladový cukr 3. glukóza C. cukr 4. maltóza D. živočišný škrob f) Uveď pět potravin, které obsahují hodně bílkovin. g) Pro důkaz bílkovin se používá xantoproteinová a biuretová reakce. Doplň do tabulky, jak tyto reakce probíhají. Reakce S čím bílkovina reaguje? Jaké barevné změně dochází? Xantoproteinová Bílkovina + Biuretová Bílkovina + h) K čemu využívá lidský organismus tuky? i) Uveď pět potravin, které obsahují hodně tuků. Úloha 5 Nápoje 17 bodů 14
Jednou ze směsí, se kterou ze setkáváš denně jsou nápoje. Může se jednat o vodu, mléko, kávu, džus, čaj nebo limonádu. Coca-Cola obsahuje mimo jiné cukry (sacharidy) a kofein. Úkoly: a) Napiš strukturní vzorec sacharózy a vypočítej její molární hmotnost. Coca-Cola obsahuje ve 100 ml 10,6 g sacharidů. b) Kolik je tedy přibližně kostek cukru v láhvi o objemu 0,5 l, jestliže hmotnost jedné kostky cukru je 4,4 g? c) Jaká je molární koncentrace cukru v Coca-Cole? Kolik kostek cukru bychom museli rozpustit ve 2 l, abychom získali roztok cukru o přibližně stejné koncentraci jako má cukr v Coca Cole? d) Vypočítej molární hmotnost kofeinu. e) Napiš 5 potravin nebo pochutin, ve kterých je obsažen kofein! f) Napiš 4 nežádoucí účinky kofeinu na lidský organismus! Bezpečná dávka je 300 mg kofeinu pro dospělého člověka na den. Coca-Cola je přibližně 0,013%ní roztok kofeinu. g) Kolik mililitrů Coca-Coly by musel člověk vypít, aby překročil bezpečnou dávku? (Pro výpočet použij, že 1 ml Coca-Coly má hmotnost přibližně 1 g hustota Coca-Coly je 1,04 g/cm 3.) H C 9 N 1C N C 2 CH 3 N C 3 C 5 N molekula kofeinu O CH 3 H 3 C O 15
PRAKTICKÁ ČÁST (35 bodů) Úloha 1 Chromatografie rozdělení černé barvy fixu 14 bodů O chromatografii už víš, že je to jedna z metod, kterou lze rozdělit směs látek na jednotlivé složky. Pomocí této metody vědci například zjistili, že vůně lesních jahod je složena 96 různých vonných látek, nebo že cigaretový kouř obsahuje okolo 70 škodlivých látek a další stovky látek v malých množstvích. Tvým úkolem bude zjistit, ze kterých barev jsou složeny různé černé fixy. U obrázků, které ti předloží vyučující urči, kterým fixem byly nakresleny. Pomůcky: 2 vyšší kádinky 2 Petriho misky (nebo Omnia sklenice s víčky) špejle kancelářské spony proužky filtračního papíru černé fixy (Centropen liner, Centropen fix, lihový fix, fix na bílou tabuli) tužka pravítko voda denaturovaný ethanol nebo technický líh Postup práce Na dva proužky filtračního papíru vyznač tužkou ve vzdálenosti 2 cm od spodního kraje startovní čáru. Poté na narýsovanou čáru udělej postupně tečky jednotlivými fixy. Pečlivě si označ, kterou tečku jsi nakreslil kterým fixem. Pro jednoduchost použij toto označení: A Centropen liner, B Centropen fix, C lihový fix, D fix na bílou tabuli. Do obou kádinek nalij asi do výšky 1 1,5 cm rozpouštědlo (do první vodu a do druhé ethanol). Na špejli přichytni proužek filtračního papíru (buď pomocí kancelářské spony nebo pouze přelož okraj papíru) tak, abys mohl zavěsit tento proužek do kádinky, aniž by byly tečky ponořeny do rozpouštědla. Jakmile zavěsíš proužky do kádinek, přikryj kádinky Petriho miskou a poznač si čas. Rozpouštědlo nechej vystoupat maximálně do výšky 2 cm od horního okraje, potom filtrační papír vyndej a opět si poznamenej čas. Proužky nechej volně na vzduchu uschnout. Pozoruj, jak se rozdělila černá barva různých fixů. Od vyučujícího jsi dostal čtveřici obrázků (na dvou proužcích papíru). Urči, jakým fixem byl každý z nich nakreslen. Obr. Nákres uspořádání chromatografie Otázky a úkoly (řešení a odpovědi k následujícím úkolům zapiš do pracovního listu!): 16
a) Ze kterých barev se skládá černá barva Centropenu liner, ze kterých černá barva Centropenu fixu, černá barva lihového fixu a černá barva fixu na bílou tabuli? Uveď rozdělení černého barviva jednotlivých fixů ve vodě a v ethanolu. b) Jak se od sebe liší výsledky chromatografie fixů Centropen liner a Centropen fix, při níž jsi jako rozpouštědlo použil ethanol? c) Kterými fixy byly nakresleny obrázky (srdíčko, trojúhelník, hvězdička a čtverec)? d) Jak dlouho trvalo vyvíjení chromatogramu ve vodě a jak dlouho v ethanolu? Chromatogramy podepiš (uveď soutěžní číslo) a odevzdej spolu s pracovním listem! Úloha 2 Důkaz škrobu v různých látkách 21 bodů Škrob je nejrozšířenější sacharid, který je pro člověka a ostatní živočichy hlavním zdrojem energie. Je nepostradatelný pro výživu člověka i zvířat. Má průmyslové využití, vyrábí se z něho např. různá lepidla, plnidla, glukosa, atd. Přítomnost škrobu v látkách se dá dokázat jodem. Pomůcky: 3 zkumavky 1 odměrná zkumavka stojan na zkumavky pipetka (kapátko) 3 skleněné tyčinky 1 zkumavka se škrobovým mazem 6 zkumavek s neznámým vzorkem zředěný roztok jodu v ethanolu (nebo zředěný Lugolův roztok) střička s vodou Otázky a úkoly (řešení a odpovědi k následujícím úkolům zapiš do pracovního listu!): a) Zatrhni správnou odpověď. Škrob je: i. monosacharid ii. polysacharid iii. disacharid iv. trisacharid b) Vyzkoušej si důkaz škrobu. Postup práce: Do zkumavky se 3 cm 3 škrobového mazu a přidej několik kapek roztoku jodu. Sleduj zbarvení reakční směsi. (Zkumavku se vzorkem uchovej jako srovnávací pro další experiment.) Závěr: Reakcí jodu se škrobem vzniká...zbarvení reakční směsi. c) Zjisti, který vzorek obsahuje škrob. Postup práce: K jednotlivým vzorkům ve zkumavkách přilij asi 5 cm 3 vody, směs dobře promíchej a přidej několik kapek roztoku jodu. Podle zbarvení reakční směsi rozhodni, zda vzorek obsahuje škrob. 17
vzorek LÁTKA zbarvení škrob ANO - NE A B C D E F Závěr: Vyplň tabulku a přiřaď ke vzorkům A, B, C, D, E, F správnou látku: acylpyrin, mouka, mýdlo, kancelářský papír, filtrační papír, cukr. 18
Praktická část školního kola 44. ročníku ChO kategorie D PRACOVNÍ LIST soutěžní číslo: Body celkem: Praktická část otázky a úkoly Úloha 1 Chromatografie rozdělení černého fixu 14 bodů a) Z jakých barev jsou složeny předložené fixy? Fix Rozpouštědlo Barvy Centropen liner voda ethanol Centropen fix voda ethanol Lihový fix voda ethanol Fix na bílou tabuli voda ethanol Body: b) Jak se od sebe liší chromatografické rozdělení barvy fixy Centropen liner a Centropen fix v ethanolu? Body: c) Jakými fixy byly nakresleny obrázky? Obrázek Srdíčko Trojúhelník Hvězdička Čtverec Fix Body: 19
d) Jak dlouho trvalo vyvíjení chromatogramu ve vodě a jak dlouho v ethanolu? Školní kolo ChO kat. D 2007/2008 Rozpouštědlo voda ethanol Čas Body: Úloha 2 Důkaz škrobu v různých látkách 21 bodů a) Zatrhni správnou odpověď. Škrob je: i. monosacharid ii. polysacharid iii. disacharid iv. trisacharid Body: b) Vyzkoušej si důkaz škrobu. Reakcí jodu se škrobem vzniká...zbarvení reakční směsi. Body: c) Zjisti, který vzorek obsahuje škrob. Vzorek Látka Zbarvení Škrob ANO - NE A B C D E F Body: 20
Korespondenční Seminář Inspirovaný Chemickou Tematikou Poznáte chemii jinak než jen jako vzorečky, reakce, výpočty a poučky. Zjistíte, že chemie může být i zábava. Dozvíte se mnoho zajímavostí z různých chemických oborů. Seznámíte se s partou lidí, kteří mají chemii stejně rádi jako Vy. KSICHT, to jsou netradiční úlohy, hříčky i úkoly k zamyšlení, výlety a soustředění plné přednášek, laboratoří, exkurzí, ale hlavně legrace a dobré pohody. A pro ty nejlepší z Vás máme Zaujal Vás náš seminář? Řekněte si o něj u svého vyučujícího chemie nebo si ho stáhněte na našich stránkách. HTTP:// KSICHT.NATUR.CUNI.CZ První série začíná v říjnu. KSICHT@NATUR.CUNI.CZZ 21
Poznámky: 22
Poznámky: 23
Poznámky: 24
Chemická olympiáda 1. část Soutěžní úlohy studijní a praktické části školního kola kategorie D 44. ročník 2007/2008 Autoři kategorie D: Odborná recenze: Pedagogická recenze: Redakce: Vydal: Doc. RNDr. Marta Klečková, CSc.; Doc. RNDr. Zdeněk Šindelář, CSc.; Mgr. Veronika Fadrná; Bc. Martina Vašíčková PaedDr. Ivan Holý, CSc. PaedDr. František Lexa Ladislav Nádherný, Petr Holzhauser ISBN: 978-80-86784-24-3 Národní institut dětí a mládeže MŠMT ČR 2 710 ks