ЗАДАЧІ
ХV Всеукраїнського Турніру Юних Хіміків
(2007/2008 навч. рік)

1. «Нобелівська премія». Нагородження вченого або наукової групи Нобелівською премією свідчить про цінність їхніх досліджень для сучасного людства. Які сучасні дослідження в області фундаментальної і прикладної хімії, на ваш погляд, найбільше життєво важливі для нашої цивілізації й могли б претендувати на нагородження Нобелівською премією?
2. «Важкий електрон». Як зміняться властивості і будова хімічних елементів і речовин, якщо маса електрону буде дорівнювати однієї десятої маси протону?
3. «Носій». Створення носіїв інформації, у яких один біт зберігає одна молекула, є актуальною проблемою. Розроблено прототипи, у яких перемикання стану комірок здійснюється хімічно або електрохімічно. Запропонуйте діючий макромакет, придатний для демонстрації даного принципу на уроках хімії.
4. «Енергія». Розгляньте ключові аспекти перетворення енергії хімічних процесів у корисну енергію і роботу, а також проблеми, що стоять сьогодні перед наукою в цьому напрямку. Запропонуйте ваш спосіб перетворення енергії хімічних перетворень із максимальним ККД.
5. «Мутант». Існують речовини амфотерні, що можуть виявляти властивості кислоти і основи. Існують індикатори, здатні змінювати своє забарвлення. А чи можуть існувати речовини, здатні під впливом певних чинників оборотно змінювати свій запах?
6. «Вода». Припустіть, як зміняться властивості води і розчинів, якщо в молекулі води один зі зв’язків О-Н буде йонним. Як це буде впливати на протікання хімічних реакцій у водних розчинах?
7. «Геометрія». Найпоширенішою «геометричною фігурою» у сучасній органічній хімії, з ряду причин, є шестикутник. Яким принципам повинна відповідати будова електронної оболонки атомів, щоб такими, що найбільше часто зустрічаються (стійкими), були б трикутники або квадрати? Як при цьому зміниться структура Періодичної системи? Якими будуть найбільш характерні властивості основних класів органічних речовин?
8. «Цикли Вернадського». Як відомо, колообіг тільки однієї речовини може відбуватися без участі живих організмів – колообіг води, хоча й у ньому живі організми відіграють провідну роль. Всі інші цикли обумовлені, у першу чергу, діяльністю бактерій. Так, у колообігу Оксигену бактерії виконують більше 90% роботи. Головним же біогеохімічним циклом є цикл Карбону. Опишіть механізми цього циклу (початок, розвиток, необхідний вихід) і розрахуйте кількісні співвідношення циклу Карбону з найближчими супутніми циклами Нітрогену, Оксигену, Сульфуру й Фосфору.
9. «Всюдисуща вода». Часто в хімічній лабораторії необхідні безводні або «абсолютні» розчинники, які хіміки готують самостійно. Існуючі методи визначення вмісту води, наприклад метод Фішера, не завжди зручні. Запропонуйте експрес-тести для визначення домішок води в найбільше широко використовуваних розчинниках залежно від вимог до їхньої чистоти.
10. «Питоме обертання». Існують речовини, в основному природного походження, питоме обертання розчинів яких перевищує 360 градусів. Але вони, як правило, містять декілька хіральних центрів. Яке максимальне питоме обертання може мати речовина, якщо в її молекулі є тільки один елемент хіральності?
11. «ЯМР-частокіл». Запропонуйте формулу й схему синтезу органічної сполуки, 1Н-ЯМР спектр якого складається з 5 сигналів однакової інтенсивності, відстані між якими однакові й становлять 2 м. ч.
12. «Індикатор». Виходячи із загальних положень фізичної органічної хімії, розрахуйте константу протонування запропонованої сполуки. Як можна модифікувати структуру цієї сполуки з метою одержання на її основі водорозчинного кислотно-основного індикатору для нейтральної області рН?

13. «Вольтметр». Запропонуйте принципову конструкцію вольтметра, придатного для безперервного використання, схема дії якого заснована на оборотних хімічних процесах.
14. «Ідентифікація». Порівняйте методи встановлення будови органічних сполук, відомі на даний момент і в XIX столітті. Опишіть можливі варіанти дослідження структури запропонованої сполуки з погляду цих двох підходів. Обговоріть обмеженість використання кожного із запропонованих вами методів.

15. «ТШХ». Часто при проведенні хроматографічного аналізу в неоптимальних умовах речовина реагує із сорбентом і/або з елюентом. Запропонуйте методику кінетичного дослідження реакції, що протікає в процесі хроматографування, засновану на хімічних перетвореннях речовини, що досліджується.

Автори: І. В. Вітрук, А. О. Гладкий, О. В. Григорович, А. О. Дорошенко, І. І. Желтвай, О. Ю. Ляпунов, Д. І. Проц, Д. А. Свєчкарьов, Р. В. Шаламов.