Задачі ХХ Всеукраїнського Турніру Юних Хіміків

(2012/2013 навчальний рік)

1. «Новітня експериментальна хімія». Шкільний курс хімії у значній мірі ілюструють дослідами, які були запропоновані багато десятиліть і навіть століть тому. Які досліди можна було б ввести у шкільний курс хімії для висвітлення досягнень хімії останніх двадцяти-тридцяти років?

2. «Складна проста речовина». Ученими синтезовано сполуку із будовою та властивостями складної речовини, що проте утворено тільки одним хімічним елементом. Це бор борид з хімічною формулою В₂₈. Які хімічні та фізичні властивості цієї речовини свідчать про те, що вона складна, хоча і утворена одним хімічним елементом? Обговоріть можливість утворення іншими хімічними елементами таких складних речовин. Зробіть припущення щодо їхньої будови, фізичних та хімічних властивостей.

3. «Дезінфекція». Обговоріть хімічні процеси, що відбуваються при підготовці водопровідної води для постачання споживачам в оселі. Визначте критерії порівняння різних способів очищення та дезінфекції водопровідної води й оцініть за ними якість водопідготовки в різних містах. Запропонуйте найвигідніший спосіб, що відповідає всім обраним вами критеріям.

4.  «Аналіз соку». На пакетах з деякими нектарами або відновленими соками можна побачити напис: «містить 35 % натурального соку». За наявністю яких речовин можна робити висновок про вміст у напоях натуральної сировини? Запропонуйте методику визначення вмісту дійсно природного соку у комерційно доступних напоях, основану на хімічних взаємодіях.

5. «Інопланетний синтез». Обговоріть можливість виробництва конструкційних матеріалів, мінеральних добрив і кисню на будь-якій планеті Сонячної системи або великому супутнику (на власний вибір, за виключенням Землі) з місцевої сировини та з огляду на місцеві умови. Порівняйте технологічні складності кожного виробництва з аналогічним виробництвом в земних умовах.

6. «Водневий зв’язок». Тривалий час хіміки сперечаються про природу та властивості водневого зв’язку. Визначення цього поняття різноманітні і найостанніше з них стверджує, що водневий зв’язок повинен мати ознаки ковалентного. На чому ґрунтується таке твердження? Які особливості водневого зв’язку потребують постійного уточнення його визначення? Обговоріть подібності та відмінності водневого зв’язку й інших типів хімічного зв’язку, його вплив на хімічні властивості речовин.

7. «Аерогель». Серед відомих зараз матеріалів найнижчу густину мають аерогелі, в яких порожнини займають більше 99 % об’єму. Яку будову та властивості мають аерогелі?Які особливості з’єднання атомів дозволяють їм існувати? Запропонуйте речовини, що здатні утворювати аерогелі, а також можливі галузі застосування таких систем.

8. «Магма». Які речовини можуть утворюватися при електролізі рідкої магми? Оцініть доцільність практичного використання цього процесу.

9. «Царська вода». Відомо, що царська вода є занадто агресивним середовищем і дозволяє «розчиняти» навіть благородні метали. Запропонуйте сучасну технологію, що дозволяла б «розчиняти» благородні метали в менш агресивному неводному середовищі.

10. «Молекулярна маса». Запропонуйте прилад та методику експерименту, за допомогою яких в умовах шкільної лабораторії можна було б визначити молекулярну масу речовини. Оцініть коло речовин, для яких можливе визначення молекулярної маси на цьому приладі. Які чинники та у який спосіб можуть вплинути на отриманий результат?

11. «Даєш вугілля!». Вугілля є цінним енергетичним ресурсом, що утворився з накопичень залишків древніх рослин, однак його запаси дуже обмежені. Запропонуйте спосіб добування вуглеподібного матеріалу з трав’яної маси у такий спосіб, щоб витрачена на його добування енергія була б меншою за теплоту його повного згоряння. Обговоріть можливі галузі його застосування.

12. «Хімія в нанокраплях». У розчинах ПАР утворюються міцелярні структури. Обговоріть можливість і особливості протікання хімічних реакцій всередині цих міцел. У чому може виявлятися унікальність таких реакцій?

13. «Синтетична їжа». Фенілкетонурія – хвороба, що змінює метаболізм фенілаланіну, що спричиняє ураження ЦНС. Хворим на фенілкетонурію необхідна особлива дієта із їжі багатої на білки, що не містять фенілаланіну. Запропонуйте метод добування таких синтетичних продуктів харчування.

14. «Природа розчинника». Положення металів в електрохімічному ряді визначається, зокрема, окисно-відновним потенціалом певного стандартизованого електроду у водному розчині. Чи залежить окисно-відновний потенціал електроду від природи розчинника? Чи зміниться розташування металів в електрохімічному ряді, побудованому для іншого розчинника? Якщо так, то запропонуйте розчинники, для яких розташування металів в електрохімічному ряді буде максимально подібним та максимально відмінним від такого для водних розчинів.

15. «Молекулярна пружина». Запропонуйте органічну речовину небіологічного походження, молекули якої мали б форму спіралі, і які можна було б стискати або розтягувати при дії зовнішніми хімічними або фізико-хімічними факторами.

Автори: В. К. Бухтіяров, О. С. Бушуєв, О. В. Григорович, А. О. Дорошенко, М. С. Каліберда,С. В. Кернічна, Т. Л. Павловська, С. В. Супрунович, О. В. Хаврюченко.

Задачи финального боя XХ Всеукраинского турнира юных химиков

1. «Промислове шпигунство». Ви працюєте у науково-дослідній лабораторії компанії, яка займається виробництвом миючих засобів. Ваше завдання —з’ясувати причини неочікуваного успіху ваших конкурентів, які випустили на ринок новий гель для миття посуду. Запропонуйте схему хімічного аналізу зразка продукту конкурентів, і поясніть необхідність кожної операції. Гель у вас є у необхідній кількості.

2. «Однореакторний синтез». Органічний синтез, що складається з багатьох стадій, часто погіршує вихід цільового продукту. Запропонуйте однореакторний синтез речовини з наведеною структурною формулою, використовуючи реакції ускладнення карбонового скелету. Для цього визначте вихідні речовини для синтезу і запропонуйте механізм реакції. Порівняйте з багатостадійним синтезом цієї сполуки.

3. «Небезпечні зв’язки». Передбачте характеристики хімічного зв’язку і атомів, що його утворюють, які проявляють кореляцію з вибуховістю (бризантними властивостями) цих сполук.

4. «Фарба для хімічного мистецтва». Запропонуйте склад п’яти сумішей чи індивідуальних безбарвних речовин, які можна нанести на папір, а певне забарвлення вони зможуть проявити лише при певній обробці, однаковій для усіх сумішей.