Korespondenční Seminář Inspirovaný Chemickou Tematikou

Korespondenční Seminář Inspirovaný Chemickou Tematikou, ročník 2

Obsah Úvod

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Zadání 1. série

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. série

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

3. série

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

4. série

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43

1. série

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

2. série

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

3. série

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

84

4. série

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

102

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

119

Řešení

Korespondenční Seminář Inspirovaný Chemickou Tematikou

Seriál

Výsledková listina Poděkování

Ročník 2 (2003/2004)

2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

149

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

152

Úvod

Milí přátelé chemie a přírodních věd vůbec!


Jak mohu stát řešitelem KSICHTu?

To, co se Vám právě dostalo do rukou, je brožurka obsahující zadání a řešení úloh druhého ročníku Korespondenčního Semináře Inspirovaného Chemickou Tematikou (dále jen KSICHT), který je určen pro studenty všech typů středních škol. Prvního ročníku, jenž proběhl ve školním roce 2003/2004, se zúčastnilo 73 řešitelů.

Není nic jednoduššího, než si o zadání aktuální série napsat na

Jak KSICHT probíhá?

nebo e-mailem na [email protected].

Korespondenční seminář je soutěž, při níž si řešitelé dopisují s námi, autory semináře, a naopak. Na řešitelích je poslat nám řešení zadaných úloh, nám přísluší vše opravit a ohodnotit a poslat jim je zpátky s přiloženým autorským řešením a pěti úlohami další série. To všechno se za celý školní rok čtyřikrát opakuje.

Proč řešit KSICHT? Důvodů je jistě mnoho, a tak jmenujme alespoň ty nejdůležitější. Naším cílem je rozvíjet ve studentech zájem o chemii a pomoci jim k získání nových znalostí. V rámci tohoto semináře se studenti zdokonalí nejen v chemii samotné, ale i v mnoha dalších a užitečných schopnostech. Za všechny jmenujme zlepšení logického myšlení, schopnosti vyhledávat informace, třídit je a zařazovat je do kontextu. V rámci doprovodných akcí, které se uskutečňují během celého roku, mají studenti možnost seznámit se s dalšími řešiteli a námi, studenty vysokých škol. Mají šanci rozšířit si své obzory, dozvědět se informace o vysokých školách a o průběhu vysokoškolského studia. Na konci školního roku pořádáme odborné soustředění, během kterého si studenti vyzkouší práci v laboratoři, seznámí se s moderními přístroji a poslechnou si zajímavé přednášky. A pro úspěšné řešitele jsou připraveny hodnotné ceny.

Jaké úlohy vymýšlíme? Úlohy se týkají různých odvětví chemie a snažíme se, aby si v nich každý z řešitelů přišel na své. Jsou tu úložky hravé i pravé lahůdky, jejichž vyřešení už dá práci. Nechceme jen suše prověřovat znalosti řešitelů, procvičí si i chemickou logiku. Pokud nezvládnou vyřešit všechny úlohy, nevadí, byli bychom totiž moc rádi, kdyby si z řešení úloh odnesli nejen poučení, ale hlavně aby se při řešení KSICHTu dobře bavili.

3

KSICHT Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy Hlavova 2030, 128 43 Praha 2 Zapojit se můžete kdykoliv v průběhu školního roku, není třeba čekat na začátek ročníku.

KSICHT na Internetu Informace o semináři, zadání a řešení úloh všech sérií, průběžné výsledky a nejnovější informace (např. i errata tištěné podoby série) můžete nalézt na Internetu na adrese http://ksicht.iglu.cz. Zde naleznete i kontakty na nás, autory úloh. Úlohy na Internetu jsou obohaceny o barevné obrázky a o užitečné odkazy.

Výlet V průběhu školního roku pořádáme dvě víkendové akce. První na konci listopadu, druhou na začátku jara. Snažíme se vybrat taková místa, která by byla dostupná ze všech koutů republiky.

Soustředění Na konci školního roku pořádáme pro řešitele soustředění na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze. Zatímco výlety se konají spíše v oddechovém stylu, soustředění má za cíl seznámit účastníky s prací v laboratoři. Dále jsou na programu odborné přednášky z různých oblastí chemie. Nechybí ale samozřejmě ani oddechové hry a spousta zábavy.

Organizátoři Tým autorů a organizátorů KSICHTu tvoří z největší části studenti a bývalí studenti Přírodovědecké fakulty UK a Vysoké školy chemicko-technologické. Jak již bylo uvedeno výše, informace o nás lze nejsnadněji získat na naší internetové adrese http://ksicht.iglu.cz. Pokud byste měli zájem nám se seminářem pomáhat, neváhejte a dejte nám vědět! Uplatnit se může každý, neboť pracovní náplní organizátora KSICHTu není jen chemie, ale i mnoho dalších zajímavých věcí.

4

Série 1, zadání


Úloha č. 2: A zase benzen

Zadání

(10 bodů)

Benzene or there and back again :-)

1. série

autor: Ondřej Kundrát

Úloha č. 1: 7 planet, 7 kovů

(6 bodů)

Po dosti náročném Benzenovém sluníčku (KSICHT 1. ročník, 2. série, 2. úloha) se tentokrát budeme věnovat „jednoduché“ syntetické cestě k vyššímu aromátu a zase zpět… Při řešení je třeba mít na paměti, že pro areny jsou typické substituční reakce s elektrofily a snaha aromaticitu získat či si ji udržet.

autor: Pavel Řezanka Kdysi dávno, před mnoha a mnoha staletími, znali astrologové tyto značky:

Astronomové znali tyto planety: Slunce, Měsíc, Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn.

Sloučeniny není třeba pojmenovávat, budou stačit strukturní vzorce. U anorganických činidel, na která se ptáme, postačí chemický vzorec. 2

A kováři tyto kovy: cín, měď, olovo, rtuť, stříbro, zlato a železo.

3

B

A

Ale jenom alchymisté věděli, že tato slova a značky vyjadřují jedno a to samé. Staňte se tedy i vy na chvíli alchymisty a pokuste se proniknout do jejich tajemství.

C 4

1

1. Spojte jednotlivé značky s jejich planetami a jejich kovy. 2. Pokuste se vysvětlit, proč byl dané planetě přiřazen daný kov.

5 10

3. Proč se ve starověku a středověku hovoří o dalších kovech (antimon, zinek atd.) jako o polokovech?

D

H 9

4. Jak vznikly symboly jednotlivých planet? Stačí obecně.

G 8

F

E

6

7

Legenda: 1. Reakce s anhydridem kyseliny jantarové (sukcinanhydrid) za přítomnosti AlCl3. Produkt po izolaci reaguje s činidlem PCl5 za vzniku sloučeniny A. 2. Látka A reaguje intramolekulárně za přítomnosti AlCl3, vzniká bicyklická sloučenina B. 3. Sloučenina B reaguje s NaBH4 za nižší teploty za vzniku látky C. 4. Jakým vhodným činidlem je třeba na sloučeninu C působit, aby vznikl naftalen? 5. Oxidace na katalyzátoru V2O5/Ti vzduchem při 400 – 450 °C (obdoba oxidace benzenu).

5

6

Série 1, zadání

6. Zahříváním v prostředí DCC (dicyklohexylkarbimid) se látka D převede pomocí NH3 na obdobnou dusíkatou sloučeninu (E).


Úloha č. 3: Air

(9 bodů)

autor: Richard Chudoba

7. Reakcí s Br2 v prostředí NaOH a H2O vzniká látka F sumárního vzorce C7H7O2N.

Welcome sulphur dioxide,

8. Opět zahříváním v prostředí DCC se látka F převede pomocí NH3 na obdobnou dusíkatou sloučeninu (G).

The air, the air is everywhere

Hello carbon monoxide Breathe deep, while you sleep, breathe deep

9. Opět reakce s Br2 v prostředí NaOH a H2O, produkt dále reaguje s NaNO2 v prostředí HCl za nižší teploty za vzniku látky H. 10. Jakou vhodnou reakci (jaké činidlo) je třeba zvolit, aby produktem byl benzen (tj. aby se cyklus uzavřel)?

1. Z kterého muzikálu pochází píseň, z níž je vyňat tento úryvek? 2. Nazvěte obě látky z písně českým chemickým názvoslovím! 3. Jaké procesy jsou největšími zdroji znečištění atmosféry těmito látkami? Popište je vyčíslenými chemickými rovnicemi! (Pro každou látku jedna rovnice.) 4. Tyto látky občas potřebuje chemik připravit ve své laboratoři. Napište vyčíslenými chemickými rovnicemi, jak byste je připravili! (Uveďte tři reakce, pro každou látku alespoň jednu.) 5. Která z uvedených látek způsobuje kyselé deště? Spočítejte pH dešťové vody, která naprší v průmyslové oblasti. Složení vzduchu naleznete v tabulce 2, disociační konstanty kyselin v tabulce 3. Předpokládejte, že se ustaví rovnováha mezi plynnou a kapalnou fází. V kapalné fázi pak dojde k oxidaci na nejvyšší oxidační stupeň. 6. Vypočtěte hodnotu pH dešťové vody, pokud by příroda nebyla ovlivněna lidskou činností. Pokud pH neumíte spočítat, pokuste se jej alespoň odhadnout. Nezapomeňte svůj odhad zdůvodnit. 7

8

Série 1, zadání


7. Která z uvedených látek způsobuje skleníkový efekt?

Úloha č. 4: Penicilin

8. Obě uvedené látky jsou pro člověka toxické. Stručně popište mechanismus jejich působení. Co je bezprostřední příčinou smrti?

autor: Helena Handrková

Potřebné údaje Předpokládejte, že reakce probíhají za vlahých letních večerů při teplotě 25 °C a tlaku 97 450 Pa. Henryho zákon (1) vyjadřuje, jak závisí koncentrace plynu v kapalině na parciálním tlaku plynu nad roztokem. c = H(plyn).p(plyn),

(1)

kde c je koncentrace plynu v kapalině, H Henryho konstanta a p parciální tlak plynu. Henryho konstanty jsou uvedeny v tabulce 1. Tabulka 1. Henryho konstanty plynů (mol.l−1.Pa−1)

plyn CO CO2 SO2

hodnota 9,0.10−9 3,2.10−7 1,4.10−5

(15 bodů)

Alexander Fleming pracoval v laboratořích St. Mary's Hospital a později se stal profesorem na londýnské universitě. V roce 1922 objevil v lidských slinách a slzách baktericidní bílkovinu lysozym, ale k jeho nejvýznamnějšímu objevu došlo o něco později. Když jednou Fleming odjížděl na dovolenou, nechal v Petriho miskách na svém pracovním stole růst rozličné bakterie. Po návratu zjistil, že došlo ke kontaminaci jedné kultury sporami jisté plísně. Podíval se na ni důkladněji a shledal, že bakterie v okolí plísně vymizely, a dospěl k závěru, že plíseň musí vylučovat látku, která bakterie zabíjí. Rozhodl se, že bude zkoumat tuto plíseň zvanou Penicillium notatum podrobněji, pokusí se isolovat účinnou látku a doufal, že ji bude možno využít jako léku na nemoci bakteriálního původu. Penicilin byl dlouho laboratorní záležitostí, první (a úspěšné) klinické testy proběhly až v roce 1941. Brzy poté se objevu ujaly farmaceutické firmy a začala výroba antibiotik ve velkém.

Tabulka 2. Složení vzduchu

průmyslová oblast panenská příroda

N2 (%)

O2 (%)

78,08 78,08

20,95 20,95

Ar (%) 0,90 0,90

CO2 (ppm) 416 335

CO (ppm) 28 0,8

SO2 (ppm) 5,2 —

V tabulce 2 jsou uvedeny jen některé látky, chybí např. vodní pára, jejíž zastoupení v atmosféře je proměnlivé (0 – 4 %). Procenty se rozumí objemová procenta, ppm znamená počet částic na milion. Tabulka 3. Disociační konstanty kyselin (pKA)

kyselina sírová siřičitá uhličitá

I. stupeň –3 1,81 6,37

II. stupeň 1,92 6,99 10,25

Obr. 1. Penicilin G

Část A 1. Kdy došlo k objevu? Jaká dvě nejvýznamnější ocenění Fleming za svou práci získal? 2. Zařaďte Penicillium notatum do systému. Mají plísně rodu štětičkovec ještě jiné než farmaceutické využití? 9

10

Série 1, zadání


Část B

Část C

Penicilin patří mezi tzv. β-laktamová antibiotika, rod Penicillium obsahuje převážně penicilin G a jeho prekursor penicilin N (vizte obr. 2). Modifikacemi postranního řetězce se podařilo zvýšit jeho účinnost jako léku, např. jeho biologickou dostupnost, odolnost proti degradaci enzymy, stálost v kyselém prostředí žaludku a rozšířit spektrum účinku aj. Tyto deriváty jsou známé především pod svými farmaceutickými názvy.

Bakterie se často dělí podle Gramova barvení (I. krystalová violeť, II. jodid draselný). Ty, které poté nelze odbarvit ethanolem či acetonem, jsou grampositivní. Jejich buněčná stěna je až z 50% tvořena mukopeptidy, zatímco u gramnegativních je buněčná stěna tenčí a chudší na mukopeptidy, ale je navíc chráněna vnější fosfolipidovou membránou (která penicilin nepropouští).

H N

O R

isopenicilin N

S

R=

N

H 2N

(CH 2 ) 3

HO

O

O O

OH

Mukopeptidy patří mezi glykoproteiny, makromolekuly složené z cukerné a bílkovinné části. Cukernou část tvoří řetězec N-acetylglukosaminu a kyseliny N-acetylmuramové. Na ni se vážou oligopeptidové zbytky. Před zesíťováním se jedná o dekapeptid L-Ala-D-GluNH2-L-Lys-D-Ala-D-Ala, na L-Lys se váže ještě řetízek s pěti Gly. Tyto glykopeptidové řetězce jsou zesíťované vytvořením peptidické vazby mezi aminokyselinami ze sousedících řetězců. Pro názornost vizte obrázek 3.

Obr. 2. Obecná struktura penicilinu a isopenicilinu N; R je uhlíkatý zbytek

Biosynthesa jednoho z penicilinů, isopenicilinu N, vychází ze dvou kódovaných a jedné nekódované šestiuhlíkaté aminokyseliny, všechny jsou z L-řady. První krok katalysuje enzym EC 6.3.2.26, který vyžaduje 3 ATP. Dochází k inversi konfigurace pětiuhlíkaté aminokyseliny a vzniku netypického tripeptidu (u jedné aminokyseliny reaguje karboxylová skupina v postranním řetězci), uvolní se 3 ADP + 3 Pi. Dalším krokem je vytvoření bicyklického systému za katalysy EC 1.21.3.1. Dochází k oxidaci thiolové skupiny molekulárním kyslíkem, odstupuje voda. 1. Identifikujte zdrojové aminokyseliny (uveďte všechny možnosti, pokud je jich víc), nakreslete perspektivní vzorce. Dbejte správné konfigurace na asymetrických centrech. 2. Napište rovnice výše popsaných reakcí. 3. Do jakých tříd patří tyto enzymy? 4. Kolik energie (v kJ.mol−1) se spotřebuje in vivo při první reakci? Jakými metabolickými drahami Penicillium ATP hlavně vytváří? (Hydrolysa ATP na ADP + Pi: ΔG = −30,5 kJ.mol−1) Takto vzniklý isopenicilin N podléhá dalším úpravám na postranním řetězci, např. po inversi konfigurace dostáváme penicilin N, reakcí s fenylacetyl-CoA vzniká penicilin G. Jejich struktury jsou uvedeny výše.

11

Obr. 3. Struktura buněčné stěny

12

Série 1, zadání

Mechanismus účinku β-laktamových antibiotik spočívá v inhibici transpeptidasy, která katalysuje poslední krok synthesy buněčné stěny – zesíťování vláken. Enzym se kovalentně naváže na jeden řetězec místo koncového D-Ala zbytku, v dalším kroku napadá tento adukt volná aminoskupina pentaglycinového řetízku sousedního glykopeptidu. Vzniká nová peptidická vazba mezi D-alaninem prvního a glycinem druhého vlákna a enzym odstoupí. Takto se mezi sebou spojí všechny oligopeptidové zbytky. Penicilin se váže do aktivního centra enzymu transpeptidasy za současného otevření β-laktamového kruhu. Enzym se snaží inhibitor zpracovat stejným způsobem jako substrát. Váže se v obou případech na stejný atom a také chemické okolí vazby je velmi podobné. Tento komplex je odolný proti hydrolyse. 1. Jaká část glykopeptidu je enzymem rozpoznávána jako substrát? (Vřele doporučuji kalotový nebo jiný model.) 2. Jak by se změnila situace, kdyby byl β-laktamový kruh nahrazen: • α-laktamovým • γ-laktamovým


Úloha č. 5: Aristotelovy živly: Voda

(14 bodů)

autor: Richard Chudoba, Zbyněk Rohlík, Pavel Řezanka Aristoteles (384–322 př. n. l.) se narodil v Stageře v Thrakii. Jako mladík se vypravil do Athén, kde se stal žákem Platónovým. Sám později učil a vychovával mimo jiné i Alexandra Makedonského. Aristoteles patřil k nejvýznamnějším filosofům starověku. Podařilo se mu obsáhnout veškeré vědění své doby. Zabýval se přírodními vědami, kde se pokoušel vysvětlit podstaty mnoha jevů. Vyslovil myšlenku, že předmět je dán látkou, tvarem, činnou příčinnou a účelem. Vlastnosti látky pak určuje zastoupení čtyř živlů – vody, vzduchu, země a ohně. Tyto živly vznikají kombinací dvojice protikladů. Oheň představuje sucho a teplo, země sucho a chladno, vzduch vlhko a teplo a voda vlhko a chladno. Existoval ještě pátý živel (éter), který se vyskytoval až za hranicemi sublunární sféry. Každému živlu přiřadil jedno platónské těleso. Vodě příslušel dvacetistěn. Dejme látce tvar!

• acyklickou formou? 3. Proč penicilin neškodí člověku, nerostoucím grampositivním bakteriím a virům? 4. Co je příčinou smrti bakterie?

Voda je nejpevnější svým tvarem v pevném skupenství – jako led. Led je krystalická látka se zajímavou vnitřní strukturou. Molekuly jsou k sobě poutány vodíkovými můstky. Existuje několik modifikací ledu, které se liší vnitřním uspořádáním částic a tím pádem i svými fyzikálními vlastnostmi, např. hustotou. Jaká modifikace vznikne, je dáno vnějšími podmínkami – teplotou a tlakem. Mějme led za normálního tlaku při teplotě −120 °C. Tento led krystalizuje v krystalografické grupě Pm3 m . Mřížkový parametr a = 320 pm. 1. Jaký typ krystalů vytváří led (dokonce všechny jeho modifikace)? 2. Co znamená ono tajemné P v Pm3m ? Jak vypadá základní buňka? 3. Malá odbočka: V dalším výpočtu budete potřebovat hmotnostní jednotku mu Kdo by si ale všechny ty konstanty měl z hlavy pamatovat?! Chemikovi jich stačí pár. Jistě zná Avogadrovu konstantu. Ukažte, jak spolu souvisejí Avogadrova konstanta a hmotnostní jednotka! Spočtěte hodnotu hmotnostní jednotky ze znalosti Avogadrovy konstanty! 4. Určete hustotu zadané modifikace ledu!

13

14

Série 1, zadání


• 1,1,2,2-tetradeuteroethan

Hle, činná příčina! Dostali jste za úkol zjistit, jaké je poměrné složení bílého prášku, který obsahuje uhličitan vápenatý a dihydrát síranu vápenatého. Provedli jste tedy jednoduchý gasometrický pokus. Připravili jste si aparaturu pro vyvíjení plynu a jeho jímání pod vodou. První část aparatury tvoří baňka s kulatým dnem a bočním vývodem, kudy je odváděn plyn do druhé části aparatury. Tu tvoří rozměrné akvárium naplněné vodou a 500ml odměrný válec rovněž naplněný vodou, ale visící na stojanu vzhůru nohama tak, aby se ryska 500 ml dotýkala hladiny. Vodu jste samozřejmě předem nasytili oxidem uhličitým. Odvážili jste 1,000 g bílého prášku a vpravili jej do baňky, kterou jste pečlivě zazátkovali. Zátkou prochází nálevka s kohoutem naplněná roztokem kyseliny chlorovodíkové. Nálevka je speciálně uzpůsobena k tomuto experimentu, takže veškerý vznikající plyn bude unikat bočním vývodem. Na bílý prášek jste kapali kyselinu chlorovodíkovou. Ten kypěl a plyn unikal bočním vývodem přes promývačku pod válec, ze kterého vytlačoval vodu. Po skončení experimentu jste odečetli objem plynu 200 ml.

• perdeuteroethan • perdeutero-3-methylpentan-3-ol Jako zdroj uhlíku smíte použít pouze karbid vápenatý (jinak samozřejmě organické sloučeniny používat můžete, například jako rozpouštědla), ze sloučenin obsahujících deuterium smíte použít pouze D2O. Jinak smíte použít jakékoliv jiné látky. Platónské těleso 1. Kolik vrcholů, stěn a hran má ikosaedr? Jsou všechny jeho vrcholy ekvivalentní? Pokud ne, kolik typů vrcholů můžeme rozlišit? 2. Jakou četnost má rotační osa s největší četností v ikosaedru? Kolik těchto os je? 3. Napište alespoň jeden příklad komplexního aniontu s ikosaedrickou (možno i mírně deformovanou) symetrií.

1. Napište vyčíslenou rovnice reakce, která probíhá v baňce.

Poznámka: V hledání se zaměřte spíše na vnitřně přechodné prvky.

2. Proč se voda předem sytí CO2?

4. Pro který prvek je charakteristická tvorba molekul M12 tvaru pravidelného ikosaedru?

3. Vypočtěte zastoupení obou sloučenin v hmotnostních procentech! Potřebné údaje • teplota v laboratoři: 22 °C • tlak v laboratoři: 99 850 Pa • tenze vodní páry při 22 °C: 2 642 Pa • typ odměrného válce: 500ml s průřezem 10 cm2 • M(CaCO3) = 100,1 g.mol−1 • M(CaSO4.2H2O) = 172,2 g.mol−1 Poznámka: Uvažujte ideální chování plynu. Nápověda: Dobře si rozmyslete, jaké tlaky působí a jestli je můžete zanedbat.

Ptejme se na účel! Těžká voda (D2O) je velmi důležitá pro organickou chemii, neboť se s její pomocí zavádí deuterium do molekuly. Vysvětlete, proč tak organičtí chemici činí, a napište reakce, při kterých vzniknou tyto látky:

15

16

Série 2, zadání


Tabulka 1. Charakteristiky éček

2. série Úloha č. 1: Éčka

(5 bodů)

autor: Pavla Spáčilová U regálů v supermarketech můžete vidět jedince, kteří pilně studují složení nabízených potravin. Nepatříte-li mezi ně, vězte, že z etiket byste měli vyčíst nejen to, že se jedná o rajčatový protlak. Každý obal musí nést informace o složení výrobku, minimální trvanlivosti, vhodném skladování atd. Jen to složení bývá mnohdy zašifrované: E 500, E 525, E 260… V této úloze se za tajemnými éčky skrývají látky pro každého chemika důvěrně známé. Není divu, učí se o nich i žáci na základní škole! I my si s nimi zkusíme několik reakcí. E 525 + E 513 → E 515 + A E 173 (jemně mletý) + E 507 → B + C E 170 (900 °C) → E 529 + E 290

(1) (2) (3)

E 529 + A → E 526

(4)

E 526 + E 290 → E 170 + A

(5)

E 260 + E 500 → E 262 + E 290 + A

(6)

1. Vaším úkolem je identifikovat látky, které vystupují v reakcích uvedených výše. Nápovědou nechť vám jsou jejich charakteristiky, které jsou uvedeny v tabulce 1.

Látka Charakteristika E 170 používá se k barvení žvýkaček (bílá), regulátor kyselosti v tvarohu, mnoho jej naleznete např. v Moravském krasu E 173 používá se k barvení povrchu dražé a cukrovinek (stříbrná), mluví se o něm v souvislosti s Alzheimerovou chorobou E 260 přidává se do marinád, prostředek pro zvýšení kyselosti, vyrábí se z lihu pomocí mikroorganismů E 262 přidává se do chleba, sůl s Mr = 82,0346 E 290 přidává se do sodovek či perlivých vín, nehoří E 500 kypřící prostředek, přidává se do šuměnek, v USA se ho vyrobí 200 000 tun ročně E 507 používá se k získávání cukru z kukuřičného škrobu, nalézá se i v žaludku E 513 užívá se při výrobě glukózového sirupu a modifikovaného škrobu, průmyslově se vyrábí kontaktním nebo nitrosním způsobem E 515 prostředek k udržení pevnosti, regulátor kyselosti, sůl o Mr = 174,2634 E 525 používá se při výrobě instantního čaje a draselného mýdla E 526 používá se při zpracování mléka, jeho vodná suspenze vypadá jako mléko E 529 používá se při výrobě pitné vody, musí se skladovat v suchu A hlavní složka nejen kyselého deště B sůl, kterou Lewis nazval kyselinou C má teplotu varu –252,6 °C a teplotu tání –259,2 °C

2. Látky, jako jsou síran hořečnatý (E 518) nebo chlorid amonný (E 510), se v zemích EU v potravinářství používat nesmějí. Proč je ale E 330 (vyrábí se z 1,3-dichlorpropanonu a nalezneme jej ve zmrzlině či konzervované zelenině a ovoci) stále povolená, přestože se šíří zprávy o jejích karcinogenních účincích?

17

18

Série 2, zadání

Úloha č. 2: Šifra II

(6 bodů)


Úloha č. 3: Omalovánka

autor: Karel Berka

(6 bodů)

autor: Helena Handrková, Jiří Kysilka, Pavla Spáčilová

Možná si vzpomenete, jak v minulém ročníku hrdinný dešifrátor a detektiv RNA-polymerasa dešifroval molekulární vzkaz KSICHTVASVITAstop. Bohužel od té doby, kdy náš dešifrátor dal původní mRNA reverzní transkriptase k uložení do DNA, šlo již všechno od desíti k pěti. Při nedávném opětovném přepisu zjistil, že v DNA došlo k několika mutacím a dešifrováním vzniklého vzkazu (mRNA) mu vyšla zmatená bílkovina

Připravte si pastelky, budeme kreslit! Budete potřebovat červenou, modrou, zelenou, žlutou, růžovou, fialovou a hnědou. Bílou a bezbarvou hledat nemusíte, stačí, když jejich místa necháte nevybarvená. Na obrázku jsou plochy, určené k vybarvení, označeny čísly. V případě neoznačených plošek je výběr barvy ponechán vaší tvořivosti, nebo je z kontextu jasné, jakou barvu byste měli použít. 1. A jaké barvy mají jednotlivé pastelky?

KSICHTDAVSITAstop.

Pastelka 1 má barvu přírodní formy sulfidu rtuťnatého.

Pomozte mu nalézt a odstranit chyby.

Pastelka 2 má barvu sraženiny, která vznikne po slití sulfidu sodného a síranu manganatého.

1. Vytvořte jednu z pravděpodobných verzí zmutované mRNA.

Pastelka 3 má barvu sraženiny, která vznikne okyselením roztoku mangananu draselného.

2. Nalezněte v ní všechny mutace oproti původní mRNA. 3. Tyto mutace pojmenujte.

Pastelka 4 má barvu sraženiny, která vznikne okyselením roztoku dusičnanu olovnatého kyselinou sírovou. Pastelka 5 má barvu sraženiny, která vznikne slitím roztoku měďnaté a arsenité soli. Pastelka 6 má barvu roztoku, vzniklého rozpuštěním mědi v kyselině dusičné. Pastelka 7 má barvu roztoku, vzniklého za varu reakcí manganaté soli s peroxodisíranem sodným. Pastelka 8 má barvu sraženiny, která vznikne slitím roztoků dusičnanu olovnatého a jodidu draselného. Pastelka 9 má barvu roztoku, vzniklého přidáním roztoku fluoridu k thiokyanatanovému komplexu železité soli. Teď už můžete obrázek, který naleznete níže, vybarvit! Pozor, abyste nepřetahovali! Hodnotit budeme zejména celkový umělecký dojem (jako v krasobruslení). Doporučujeme Vám, abyste si obrázek okopírovali, abyste, pokud něco zkazíte, nemuseli gumovat a kazit tak estetický dojem.

19

20

Série 2, zadání


2. Tak jak se Vám Vaše dílko povedlo? Pořádně si ho prohlédněte, abyste byli schopni odpovědět následující otázky: a)

Čímpak si to naše milá chemička potřísnila ruku? • kyselinou dusičnou • manganistanem draselným • dusičnanem stříbrným

b)

Čímpak si chemička potřísnila plášť? • manganistanem draselným • kyselinou sírovou • čajem Lipton®

c)

Jakýpak krystalek jí to zapadl do kahanu? • krystalek chloridu lithného • krystalek chloridu měďnatého • krystalek azidu olovnatého

d)

Jakápak reakce probíhá ve zkumavce? • reakce koncentrovaného amoniaku s jodem • reakce koncentrované kyseliny chlorovodíkové s oxidem manganičitým • reakce koncentrované kyseliny sírové s bromidem draselným

e)

Jakoupak to prováděla titraci? • chelatometrické stanovení mědi • jodometrické stanovení mědi • jodometrické stanovení kyseliny askorbové

f)

Naše chemička je • pravačka • levačka

3. Najděte na obrázku všechno laboratorní náčiní a nádobí a pojmenujte jej. 4. A na závěr na obrázku zkuste nalézt co nejvíc prohřešků proti bezpečnosti a chemické logice. Měli byste jich najít alespoň deset, ale ti všímavější z Vás jich určitě objeví více.

21

22

Série 2, zadání

Úloha č. 4: Spanilá jízda periodickým systémem

(15 bodů)

autor: Zbyněk Rohlík Krok šachového koně dává této figuře velkou moc proklouznout sevřenými šiky nepřátel a zjevit se v obzvláště choulostivém místě nepřítelova postavení. Zaměňme na chvíli čtyřiašedesát černo–bílých polí za periodickou tabulku prvků, pro pohodlí zbavenou vnitřně přechodných prvků a slepenou mezi VIII.A a I.A skupinou. Vaším úkolem je odhalit prvky skryté pod písmeny A až Z, a to jak ty, jejichž totožnost je více či méně zřejmá ze strohé informace o vlastnostech chemických respektive fyzikálních, o použití nebo objevu, tak i tajemné prvky X, Y a Z, u kterých informace poskytnuty nejsou. Poznámka: Každému písmenu odpovídá právě jeden prvek.

Začneme dle libosti na prvku X nebo Y (není yttrium!) a pokračujeme komoňmo dál a dál:


Na prvku Z nás překvapila soupeřova dáma, o koně jsme bohužel přišli. Protivník dámou utekl hluboko zpátky a zdržel tak náš postup, naštěstí si ale nevšiml našeho druhého jezdce schovaného v záloze. S ďábelským šklebem mohli jsme tedy jeho dámu sebrat a pokračovat dále ze stejného pole, na které dáma utekla (prvek J): J

kov používaný například na kulky, jako závaží či pro ražbu mincí (Rusko 19/20 stol.);

K

je pojmenován podle vlasti objevitele, vystupuje hlavně jako dvoj- a trojmocný;

L

jedna ze sloučenin způsobila pronikavé zbohatnutí jakéhosi pana Monda;

M

ve sloučeninách preferuje jeden oxidační stav, jeho sloučeniny jsou jedovaté;

N

sloučeniny tohoto prvku se používaly jako bílý, žlutý a oranžovočervený pigment;

O

prvek je pojmenován po zemi, jeho organické sloučeniny zapáchají po myšině;

P

za normálních podmínek plyn;

Q

použití sloučenin: léčiva, pigmenty, bojové látky;

A

kov s vysokou teplotou tání, jen obtížně čistitelný od lehčího homologu, kterému je mimořádně chemicky i fyzikálně podobný;

B

prvek tvoří stálý paramagnetický oxokation; hydratovaný síran tohoto oxokationtu je modrý;

C

tvoří s cínem a alkalickými kovy kovově zbarvené nestechiometrické sloučeniny, oxoanionty tohoto prvku nemají oxidační účinky;

Z

???

R

má výrazný sklon k homokatenaci;

D

prvek byl připraven v roce 1984, v roce 2002 bylo dokázáno, že tvoří těkavý oxid MO4;

S

fluorid dvojmocného prvku je silné fluorační činidlo;

E

sloučeniny tohoto uměle připraveného prvku (1937) našly uplatnění v nukleární medicíně;

T

tvoří s mnoha prvky sloučeniny v jejich nejvyšších oxidačních stavech;

U

má mnoho různobarevných alotropických modifikací;

F

papír napuštěný mj. roztokem chloridu dvojmocného prvku lze užít k „měření“ vzdušné vlhkosti (mění barvu);

V

v přírodním zastoupení obsahuje dva izotopy molárně cca 1:1;

W

je snadno identifikovatelný podle výrazného dubletu v atomovém emisním spektru (16 978 a 16 961 cm-1);

G H

oxid a uhličitan tohoto prvku se používají v organické syntéze, za zmínku stojí i jisté činidlo užívané v chemii sacharidů; hydroxid jednomocného prvku je silná báze, chlorid je jen málo rozpustný ve vodě;

Došedše na W s úžasem zjišťujeme, že následujícím skokem naší figury se můžeme dostat zpět na X nebo Y.

CH prvek nebyl alchymisty uznán za kov, je obsažen v dávivém vinném kameni; I

se používá jako náplň některých teploměrů;

Z

??? 23

24

Série 2, zadání

Úloha č. 5: Aristotelovy živly: Oheň


3. Jakou část z celkové energie skryté v hmotě to představuje? Jaké množství vodíku by se muselo spálit, aby se uvolnilo stejné množství energie?

(17 bodů)

autor: Richard Chudoba, Zbyněk Rohlík Aristoteles (384–322 př. n. l.) se narodil v Stageře v Thrakii. Jako mladík se vypravil do Athén, kde se stal žákem Platónovým. Sám později učil a vychovával mimo jiné i Alexandra Makedonského. Aristoteles patřil k nejvýznamnějším filosofům starověku. Podařilo se mu obsáhnout veškeré vědění své doby. Zabýval se přírodními vědami, kde se pokoušel vysvětlit podstaty mnoha jevů. Vyslovil myšlenku, že předmět je dán látkou, tvarem, činnou příčinnou a účelem. Vlastnosti látky pak určuje zastoupení čtyř živlů – vody, vzduchu, země a ohně. Tyto živly vznikají kombinací dvojice protikladů. Oheň představuje sucho a teplo, země sucho a chladno, vzduch vlhko a teplo a voda vlhko a chladno. Existoval ještě pátý živel (éter), který se vyskytoval až za hranicemi sublunární sféry. Každému živlu přiřadil jedno platónské těleso. Ohni příslušel čtyřstěn.

Poznámka: Potřebná data a reakce naleznete na konci úlohy.

Ptejme se na účel! Elektrárna Chvaletice se nachází v Polabí nedaleko železniční trati Praha-Česká Třebová. Tvoří ji čtyři 200MW bloky. Schéma bloku tepelné elektrárny naleznete na obrázku 1. Každý blok obsahuje kotel, kde se spaluje severočeské hnědé uhlí s výhřevností 10,6 GJ/t. Teplota v kotli dosahuje až 1300 °C. Voda o teplotě 200 °C se tak přeměňuje v páru o teplotě 535 °C a tlaku 16,8 MPa. Ta pak roztáčí turbogenerátor, který vyrábí elektřinu. Pára zkondenzuje na vodu o teplotě 200 °C a cyklus se opakuje. Kotle dokáží vyrobit až 655 tun páry za hodinu, což představuje 88% účinnost. Teplo získané spálením uhlí se „recykluje“. Vzduch a uhlí vstupující do kotle mají teplotu 100 °C a zplodiny jej opouštějící 300 °C. Teplota chladícího okruhu se pohybuje okolo 80 °C.

Dejme látce tvar! Tentokrát látka o tvar spíše přijde, neb bude přeměněna v energii. Lidé se naučili získávat energii z plamene už v době kamenné. Oheň pak sloužil jako největší zdroj energie po desítky tisíc let. Teprve v polovině minulého století se lidstvu podařilo ovládnout mocnější zdroj energie – jádro atomu. Nejprve se jádro naučili štěpit a zanedlouho poté provedli první jadernou fúzi výbuchem termonukleární bomby. V současnosti se pracuje na způsobu, jak provést řízenou jadernou fúzi a tím vyřešit energetické potřeby lidstva. Nejvíce energie se uvolní anihilací hmoty. K ní ale dochází jen ve výzkumných centrech (např. CERN), kde se zkoumají vzniknuvší částice. Přitom se uvolňuje energie v řádech MeV až GeV. 1. Kdy a kde došlo k prvnímu řetězovému jadernému štěpení způsobenému člověkem? Kdy a kde poprvé vybuchla první termonukleární bomba? 2. Kolik energie se získá a) spálením 1 g vodíku 1H na kapalnou vodu,

Obrázek 1. Schéma tepelné elektrárny (převzato ze vzdělávacích materiálů ČEZ, a.s.)

b) štěpnou reakcí 1 g uranu 235U,

I lidský organismus je továrna produkující energii. Průměrný denní výdej těžce pracujícího jedince je asi 15 MJ. Pro zjednodušení se náš jedinec bude živit jenom glukosou, kterou dokonale zužitkuje.

c) jadernou fúzí 1 g vodíku 1H, d) anihilací 1 g vodíku (1H) s 1 g anti-vodíku (anti-1H)?

1. Jaká je účinnost elektrárny? Předpokládejte, že výkony jednotlivých částí jsou dimenzovány odpovídajícím způsobem. 25

26

Série 2, zadání


2. Vypočtěte (odhadněte) nejvyšší teoretickou účinnost takto konstruované elektrárny! Ku pomoci nechť jsou vám termodynamické zákony. Nezapomeňte svůj odhad zdůvodnit.

3. U salonních bengálských ohňů se jako oxidační činidlo používají dusičnany. Jaký dusičnan byste použili, abyste měli červený, oranžový, zelený a fialový plamen?

3. Probíhají v kotli (po spálení uhlí) a v chladiči vratné, nebo nevratné děje? Podle čeho tak soudíte? Jak to ovlivňuje entropii všehomíra?

Platónské těleso

4. Kolik tun oxidu uhličitého elektrárna vyprodukuje za 1 hodinu provozu ve špičce, kdy pracuje na maximální výkon? Ponámka: Předpokládejte, že veškerá energie, která se uvolní z uhlí, pochází pouze ze spalovaného uhlíku.

5. Jaké množství oxidu uhličitého vyprodukuje jeden člověk za jeden den? 6. Za jak dlouho by jeden člověk vydýchal tolik oxidu uhličitého, kolik ho tepelná elektrárna vyprodukuje za hodinu provozu ve špičce? Hle, činná příčina! Pozoroval s obzvláštní rozkoší, jak jsou předměty pohlcovány, jak věci černají a jak se mění. Krev mu bušila ve spáncích, když svíral v dlaních mosaznou trysku – toho obrovského hada, který plival na svět jedovatý petrolej – a jeho ruce byly rukama podivuhodného dirigenta řídícího nesmírnou symfonii žáru a ohně, v níž mizí cáry a zuhelnatělé zbytky dějin. V očích pod helmou se symbolickým číslem 451, nasazenou na lhostejné hlavě, vzplál oranžový žár, když si představil, co bude následovat: stiskl zapalovač a dům se vzepjal ve žravých plamenech, které zbarvily večerní oblohu do červena, do žluta a do smolné černi. Kráčel obklopen rejem světlušek. Pocítil neodolatelnou touhu strčit do žhnoucí pece pár pěnových bonbónů na klacku, jak se to žertem dělávalo, zatímco poletující, žárem zkroucené knihy umíraly u vchodu a na trávníku. A když se knihy ve víru jisker vznesly vzhůru a letěly pryč, vítr potemněl dýmem spáleniště.

1. Kolik vrcholů, hran, stěn a rovin souměrnosti má tetraedr? 2. Určete maximální poloměr koule, již lze vepsat tzv. tetraedrické dutině vymezené tak, že do všech vrcholů tetraedru umístíme středy koulí o takovém poloměru, že se budou právě dotýkat. Výsledek vyjádřete nejlépe poměrem poloměru koule vepsané ku poloměru koule dutinotvorné. 3. Pro ionty Li+ a Be2+ je příznačné koordinační číslo čtyři a tetraedrické koordinační okolí. U kationtů Na+ a Mg2+ naopak převažuje koordinační číslo šest a okolí oktaedrické (jako příklad lze uvést aquakationty zmíněných iontů). Pokuste se toto rozdílné chování vysvětlit. 4. Pro kyslíkaté sloučeniny jistého prvku M je příznačné, že v nich vystupuje velmi často tetraedrický strukturní motiv {MO4}. Strukturní bohatost této skupiny sloučenin je pak dána schopností těchto strukturních jednotek spojovat se zejména vrcholy a hranami do rozsáhlých řetězců, pásů, rovin či trojrozměrných sítí. a) Identifikujte prvek M. b) Jaký je sumární vzorec nejmenší opakující se jednotky v trojrozměrné síti tetraedrů MO4? c) Lze z nechirálních útvarů (např. zmíněné jednotky) sestavit chirální objekt?

Ray Bradbury: 451 stupňů Fahrenheita 1. Proč je plamen při hoření ethanolu modrý a při hoření papíru oranžový? Poznámka: Otázka nezní, proč plamen není při hoření ethanolu oranžový.

2. Krystalek neznámé látky jsme vložili na platinovém drátku do nesvítivé části plamene kahanu. Plamen se zbarvil do oranžova. K neznámé látce jsme přilili koncentrovanou kyselinu sírovou a ethanol. Směs jsme zapálili na porcelánové misce a pozorovali jsme zelené jazyky plamenů. Která běžná sůl takto zajímavě škádlí plamen?

27

28

Série 2, zadání


Potřebné údaje

3. série

Štěpná reakce

Úloha č. 1: Křížovka 235

U + 1n → 92Kr + 141Ba + 3 1n

(1)

H + 1H → 2H + e+ + νe

(2)

Povšimli jste si už, že se pro určité látky používají triviální názvy mnohem častěji než ty systematické? A zdalipak byste se zvládli s chemikem dorozumět? Otestujte si to tedy v naší křížovce. Stačí vyluštit, jaká látka vzniká zadanou reakcí, a doplnit do příslušného řádku její triviální název.

Jaderná fúze 1

2

H + 1H → 3He + γ

3

3

4

(3) 1

He + He → He + 2 H

Tabulka 1. Číselná data

Relativní atomové hmotnosti 1 H 1,0078250 4 He 4,0026032 92Kr 91,9261528 141 Ba 140,9144064 235 U 235,0439231 1 n 1,0086649 e+ 5,4857991.10–4 zanedbatelná νe

(4)

Tabulka 2. Termochemické údaje (při 298 K)

H2O(l) H2O(g) CO2(g) α-D-glukosa(s)

Δ fH [kJ.mol–1] –285,83 –241,82 –393,51 –1274

C0p,m [J.K .mol–1] 75,291 33,58 37,11 —

(10 bodů)

autor: Pavla Spáčilová

Pro úplnost však uveďte i její vzorec a název systematický. Aby to nebylo až tak triviální, sloupec s tajenkou si musíte najít sami. Můžete si ale být jisti, že pak už budete mít od všech těch triviálních názvů klid.

–1

1 2 3 4 5 6

c = 299 792 458 m.s–1 (přesně)

7 8 9 10 11 12

O2, V2O5 450 °C

HCHO

29

30

1. NH4Cl 2. KCN

H2O

H+, H2O var

H2O, H2SO4 p, Δ

Série 3, zadání


Úloha č. 2: Bolivijské Argentum O2, V2O5 350 °C

CH3COCl

H2O

Zde já, mnich Alonzo Barbo, podávám relaci o získávání argenta procesem patio zvaným tak, jak prowádí se w prowincii Boliwie místokrálovství Alto Peru.

H+, H2O var

KCN

Nuže, zde stůjž:

CHO

+ (CH3CO)2O

(6 bodů)

autor: Karel Berka

Ruda, jež obsahuje argentum, sirnou jest. Touto rudou pak jest celé kamenné nádwoří zasypáno. Toto nádwoří vydlážděno býti musí, by proces probíhati mohl. Ruda pak míchána s wodou slannou jest a po týden celý kroky páru mul se po ní wedou.

CH3COONa 180 °C, 8 h

Za týden již pak nadejde čas první metamorfosy argenta. Na nádwoří poté zůstawší substance kowem tekoucím se s troškami pyritů pálených zalije. Zde opět muly k řeči přijdou, by w délce šesti týdnů nejméně pochodovat mohly.

CHO

KCN NaHSO3

H+, H2O

Krom substans hydrargyrum chloratum oxydulatum je získáno i amalgama argenti. To je omyto, přes pytle protlačováno a zbytek destilací oddělen. Z toho pak již síla ohně v peci vyzdvihne kupelací samotné Argentin.

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

KMnO4 H+, Δ

1. Přeložte Barbovu řeč z roku 1637 do krásné řeči vyčíslených chemických rovnic dnešních let a pro každou látku uveďte dnešní název.

OH

Nápověda: Stačí dvě rovnice. H2SO4 100 °C

2. Barba dále zjistil, že ztráty tekutého kovu byly stejné jako zisk stříbra pro Království, nad nímž Slunce nezapadalo. Celkem se ho tímto procesem vyrobilo od roku 1574 do roku 1630 asi 10 000 tun argenta. Vypočtěte kolik tun tekutého kovu se dařilo recyklovat (jako ztráty uvažujte jen ztrátu reakcí) a navrhněte případně i postup této recyklace v tehdejších podmínkách.

H2SO4, HNO3 45 °C

MeOH + CO Rh-kat. 3 Cl

HCOONa

C

N

360 °C

CO + NaOH 1 MPa, 120 °C

3. Zamyslete se nad environmentálními aspekty procesu řečeného patio, životností mul a obsluhy. (Hodnotí se originalita i sloh.)

H 2O

akt. uhlí

Ca2+

4. Co to bylo za Království, nad nímž Slunce nezapadalo? Kde bylo jeho centrum?

H2SO4

H2SO4

31

32

Série 3, zadání

Úloha č. 3: Ústa


2. Jakou reakci (redoxní, neutralizace...) katalyzuje enzym X a jaká vazba vzniká či zaniká? (Nebojte se být konkrétní.)

(10 bodů)

autor: Helena Handrková A) Vnímání chuti Chemoreceptory se u člověka nachází v chuťových pohárcích a čichových buňkách. Fungují podle principu strukturní komplementarity – určité uspořádání atomů např. sacharidu přesně zapadá do molekuly svého receptoru. Toto podráždění vytvoří nervový vzruch, který je v mozku identifikován jako sladká chuť. 1. Jaká molekula či její residuum, případně iont je chuťovými pohárky rozpoznán/a jako sladká, slaná a kyselá chuť? Proč není škrob sladký? Nápověda: Molekulová hmotnost nebude přesahovat 60.

2. Uveďte analytickou metodu, která využívá chuťových pohárků a čichových buněk jako detektorů? 3. Proč máme při rýmě poněkud zastřené vnímání „chuti“ potravin, ačkoliv infekce nepostihuje jazyk? B) Sliny Hlavní funkcí slin je zahájení trávení potravy, udržování stálých podmínek v ústech a – alespoň do určité míry – chránit organismus před vstupem infekce.

3. Na obr. 1 je křivka, která znázorňuje závislost pH v ústech na čase po pozření potravy. (Podobný, poněkud zpopularizovanější, graf je použit v reklamě na jisté žvýkačky.) Ve slinách jsou rovněž obsaženy látky, které vyrovnávají pH v ústech. Jaké sloučeniny to jsou a proč se chovají jako pufry při pH kolem 7? Diskutujte, PROČ je tato křivka použita v reklamě. 4. Jaké látky obsažené ve slinách se podílí na udržování přibližně neutrálního pH? Vysvětlete, proč se chovají jako pufry při pH kolem 7. 5. Virus HIV se slinami nepřenáší, ale bakterie Salmonella ano. Proč? C) Ústní mikroflóra Bakterie Streptococcus mutans je hlavním činitelem/ničitelem při tvorbě zubního kazu. Je to striktní anaerob a fermentuje cukerné složky potravy. Podílí se i na tvorbě zubního plaku a kamene. Plak obsahuje nerozpustný polysacharid mutan, který vzniká podle rovnice (1). sacharóza + n (Glc) → fruktóza + (Glc)(n+1)

(1)

Fruktóza vstupuje do glykolytické dráhy a je odbourána za účelem získání energie. 1. Uveďte vzorec a název produktu tohoto kvašení. Nápověda: Tento metabolit poškozuje zubní sklovinu. Jde o běžný typ fermentace.

2. Jaká je koncentrace tohoto metabolitu v ústech při pH = 5,5? Nenajdete-li v tabulkách potřebnou konstantu, použijte KA kyseliny mléčné = 1,38.10-4. 3. Mutan je tvořen výhradně α-D-glukózovými jednotkami spojenými 1-6 a 1-3 vazbami. K čemu slouží a v čem tkví jeho vysoká stabilita? 4. Velikost bakteriálního genomu je řádově miliarda párů basí a rychlost replikace asi 1000 párů basí za sekundu. Jak početná bude kolonie bakterií založená jediným jedincem po 6 hodinách dělení? Předpokládejme, že má ideální podmínky k životu, stráví stejný čas dělením a klidovou fází a úmrtnost je nulová. Obrázek 1. Závislost pH v ústech na čase po pozření potravy

1. Sliny obsahují jistý důležitý enzym X. Jaký je jeho historický (avšak stále používaný) a současný název?

33

Zubní pasty obsahují fluorid, který inhibuje jeden důležitý glykolytický enzym Z tím, že mimikuje OH skupinu. Kofaktorem enzymu Z je hořečnatý iont. Fluorid vstoupí místo vody do jeho koordinační sféry a principielně zabrání uskutečnění reakce.

34

Série 3, zadání

5. O jakém enzymu je řeč? Působí fluorid stejně i na člověka? (Nejedná se o vyhánění čerta ďáblem?)


Úloha č. 4: Princip palčivé chuti

(18 bodů)

autor: Jiří Kysilka, Pavel Řezanka

D) Zuby, pohroma huby

Jak jste se v předchozí úloze dozvěděli, chuťové receptory jsou analyzátory detekující přítomnost chemických látek rozpuštěných ve slinách. Jistě víte, že existují čtyři základní typy chutí – sladká, slaná, kyselá a hořká. Přitom každou z těchto chutí vyvolává jisté chemické seskupení.

1. Tématiku zubního kazu a umělého chrupu zpracoval ve stejnojmenné knize známý český badatel, o němž se dovídáme prostřednictvím Zdeňka Svěráka a Ladislava Smoljaka. Uveďte jméno autora a divadelní hry, ve které je tato publikace zmíněna. Zamyslete se jako on nad následujícími materiály z hlediska způsobilosti plnit funkci zubní protézy:

Naproti tomu podstatou palčivé chuti je působení chemických látek na volná nervová zakončení na jazyce. Jde tedy spíše o vjem bolesti. I palčivé chuti jsou přiřazeny jisté chemické struktury. Vaším hlavním úkolem v této úloze bude zjistit, o jakou obecnou strukturu se v případě palčivé chuti jedná.

• ocel, hliník, sádra (protézy „veselý železničář“) 2. Kromě výše zmíněného inhibičního působení fluoridu má tento anion ještě jednu důležitou roli – zvyšuje odolnost zubní skloviny. Jaká anorganická látka spoluvytváří zubní sklovinu a na co se přeměňuje působením fluoridu?

Budete zjišťovat strukturu dvou nejznámějších látek s palčivou chutí, které tu budou ovšem vystupovat inkognito, a to jako Pepa a Kepa. Pepa je alkaloid obsažený v nezralých plodech a v jádrech zralých plodů jednoho cizokrajného koření a Kepa je alkaloid obsažený v jedné zelenině, která pochází až z Ameriky.

E) Diskutujte účinky (kladné/záporné) líbání.

Pepa Pepa (C17H19NO3) je velmi slabou bází a soli vytváří jen se silnými minerálními kyselinami (např. kyselina bromovodíková). Pepa byl hydrolyzován hydroxidem sodným. Po hydrolýze byl izolován heterocyklus piperidin (C5H11N) a kyselina „pepová“ (C12H10O4). Piperidin je heterocyklická sloučenina, vznikající úplnou hydrogenací pyridinu (C5H5N). Kyselina „pepová“ byla dále hydrolyzována, přičemž vznikla látka A (C11H10O4). Látka A se rozpouští v roztoku hydroxidu sodného. Dává pozitivní reakci s roztokem chloridu železitého, zatímco kyselina „pepová“ nikoli. Látka A byla podrobena ozonolýze (reakce s ozonem, následovaná reduktivním štěpením vzniklých ozonidů pomocí zinku v kyselině octové). Reakcí vznikla ekvimolární směs těchto tří organických sloučenin: látka B (C7H6O3), látka C (C2H2O3) a látka D (C2H2O2). Mírnou oxidací látky D by teoreticky bylo možné získat látku C. Oxidací látky C a D vzniká kyselina šťavelová (C2H2O4), případně až CO2. Látka B má redukční účinky, pozitivně reaguje jak s Fehlingovým, tak s Tollensovým činidlem. Taktéž reaguje s chloridem železitým. Látku B lze získat z vanilinu (4-hydroxy-3-methoxybenzaldehydu) působením minerálních kyselin. Reakcí látky B s acetaldehydem v prostředí hydroxidu sodného vzniká po kyselé hydrolýze látka E (C9H10O4), která při zahřátí dává po odštěpení vody látku F (C9H8O3). Další reakcí látky F s acetaldehydem v přítomnosti hydroxidu sodného 35

36

Série 3, zadání


vzniká po okyselení nejprve látka G (C11H12O4), která zahřátím odštěpuje vodu za vzniku látky H (C11H10O3). Oxidací látky H získáme látku A, která po kysele katalyzované reakci s formaldehydem dává zpětně kyselinu „pepovou“.

CH3

O

I

2. Po ozonolýze látky A byla ve směsi kromě uvedených majoritních sloučenin nalezena ještě celá řada dalších produktů. Jak tento jev vysvětlíte?

II

HO

NH CH3

HO

III

O

O

O

MeO

N

Kepa

CH3

N

CH3

IV

O

N

O

V

VI

Zatímco sloučeniny I, II a III vykazují palčivou chuť, sloučeniny IV, V a VI nikoli. 1. Zamyslete se nad všemi uvedenými fakty a zkuste určit, který obecný strukturní prvek určuje palčivou chuť sloučenin. (příklad odpovědi: ethoxylová skupina, atom chloru, vázaný čtyřmi uhlíky na trojnou vazbu, benzenové jádro…). Vysvětlete, jak jste k tomuto závěru došli.

Látka 2 byla identifikována takto: po reakci s vodíkem na platinovém katalyzátoru vzniká kyselina 8-methylnonanová. Při reakci látky 2 se zředěným roztokem manganistanu draselného vzniká směs – kyselina (6R,7R)-6,7-dihydroxy-8-methylnonanová a kyselina (6S,7S)-6,7-dihydroxy-8-methylnonanová, zatímco při reakci s bromem vzniká tato směs: kyselina (6R,7S)-6,7-dibrom-8-methylnonanová a kyselina (6S,7R)-6,7-dibrom-8-methylnonanová. Reakcí látky 2 s thionylchloridem vzniká látka 8 (C10H17OCl), která po reakci s látkou 3 dává Kepu. 1. Napište strukturní vzorce Kepy a látek 1 až 8. 2. Určete, kterým z geometrických izomerů (E/Z) je látka 2. Nakreslete strukturní vzorce produktů při reakci látky 2 s manganistanem a bromem tak, aby byla patrná jejich konfigurace. Vysvětlete pozorované konfigurace pomocí mechanismů adice manganistanu a bromu. Palčivá chuť Pepa a Kepa obsahují podobný strukturní prvek. Tento prvek by mohl být příčinou ostré chuti. Pro ověření tohoto předpokladu byla zkoumána chuť jednotlivých látek. Ani piperidin, ani kyselina „pepová“ ostrou chuť nemají, stejně jako ostře nechutná vanilin. Ostře však nechutnají ani látky 1 a 3. Bylo tedy syntetizováno několik modelových sloučenin za účelem zjistit, který strukturní prvek ostrou chuť vyvolává. 37

N

NH2

1. Napište strukturní vzorce Pepy, piperidinu, kyseliny „pepové“ a látek A až H.

Kepa (C18H27NO3) je též velice slabou bází. Podobně jako Pepa podléhá kyselé i bazické hydrolýze. Po hydrolýze vodným roztokem chlorovodíku byly získány látka 1 (C8H12NO2Cl) a látka 2 (C10H18O2). Po reakci látky 1 se slabým roztokem hydroxidu sodného se uvolňuje látka 3 (C8H11NO2). Lze ji připravit z vanilinu. Oxidací vanilinu vzniká látka 4 (C8H8O4), která reaguje s thionylchloridem (SOCl2, silné chlorační činidlo) na látku 5 (C8H7O3Cl) a ta působkem amoniaku dává látku 6 (C8H9NO3). Její redukce tetrahydridohlinitanem lithným (LiAlH4) vede k látce 3.

O

O

O

38

Série 3, zadání

Úloha č. 5: Aristotelovy živly: Vzduch

(20 bodů)

autor: Richard Chudoba, Zbyněk Rohlík Aristoteles (384–322 př. n. l.) se narodil v Stageře v Thrakii. Jako mladík se vypravil do Athén, kde se stal žákem Platónovým. Sám později učil a vychovával mimo jiné i Alexandra Makedonského. Aristoteles patřil k nejvýznamnějším filosofům starověku. Podařilo se mu obsáhnout veškeré vědění své doby. Zabýval se přírodními vědami, kde se pokoušel vysvětlit podstaty mnoha jevů. Vyslovil myšlenku, že předmět je dán látkou, tvarem, činnou příčinnou a účelem. Vlastnosti látky pak určuje zastoupení čtyř živlů – vody, vzduchu, země a ohně. Tyto živly vznikají kombinací dvojice protikladů. Oheň představuje sucho a teplo, země sucho a chladno, vzduch vlhko a teplo a voda vlhko a chladno. Existoval ještě pátý živel (éter), který se vyskytoval až za hranicemi sublunární sféry. Každému živlu přiřadil jedno platónské těleso. Vzduchu příslušel osmistěn. Dejme látce tvar! Slunce se líně sklánělo za obzor. Záře zalila celou oblohu. Byla všude. Viděla mu ji v očích, stejně jako se schovávala v jejích vlasech. Seděli na stráni, unavení po celodenním vandrování si užívali vyhřátou zem a luční vůni tak omamnou, že se z ní točila hlava. Zírali na to divadlo, které je k vidění každý den, jako by se děl zázrak. Jen cvrčci nábožně neztichli a neustal ani rej mušek v posledních slunečních paprscích. Rudý kotouč se topil za kopci. Ze zákoutí se k nim pomalu plížily tmavé přízraky. Opatrně je obcházely, hrbily hřbet a pak tma jediným skokem strhla z oblohy poslední zlaté nitky. Opona se zavřela. Bez potlesku. Chvíli seděli bez hnutí. Otočil se k ní. Pohybovala rty, ale nevydala ani hlásku. Zpívá. Věděl, že zpívá. Pohladil ji po vlasech a ona se usmála. Schoulila se u něj jako kotě. Nemohl od ní odtrhnout oči, ani nechtěl. Nemohl se nabažit jejích vlasů, očí, rtů, jejího těla. Tiskla se k němu, jako by snad měla strach, jako by prosila, ať ji tu nenechává samotnou. Jak by mohl! Držel ji a nepustil, ani když mu bílýma rukama bloudila po těle, nepustil, ani když… …když se ráno probudili, slunce se zase škrábalo na oblohu. A na každém stéble se třpytila krůpěj rosy. Kolik mililitrů rosy spadlo z každého metru krychlového denního vzduchu? Uvažujte dva případy. Jednou je relativní vlhkost vzduchu přes den 40 %, podruhé 80 %.

39


Ještě několik údajů, které se do úvodního textu nehodily. Přes den ukazoval teploměr 30 °C, v noci se ochladilo na 17 °C. Slunce zapadalo isobaricky při tlaku 101 325 Pa. (Duše každého fyzikálního chemika je jistě romanticky pohnuta.) Poznámka: Potřebná data naleznete na konci úlohy.

Ptejme se na účel! Vzduch se používá jako významná chemická surovina. Například z dusíku se vyrábí amoniak, esenciální látka chemického průmyslu. Jeho výrobou jsem se lehce inspiroval při vymýšlení této termochemické úlohy. Při řešení si vystačíte s definicí chemického potenciálu a několika dalších základních termochemických veličin. Poznámka: Pokud není uvedeno jinak, má se za to, že reakce probíhá za standardních podmínek.

1. Napište rovnici syntézy amoniaku. 2. Spočtěte rovnovážnou konstantu syntézy amoniaku (na 1 mol N2). 3. Za standardních podmínek nepozorujeme, že by se vodík ochotně slučoval s dusíkem. Reakce běží velice pomalu. Je to v souladu s vypočtenou hodnotou rovnovážné konstanty? 4. Jakou změnou reakčních podmínek byste průběh reakce zrychlili? Pomohlo by zahřátí na 1000 °C? Anebo stlačení plynů na 1 MPa? Své odpovědi zdůvodněte! 5. Jakých hodnot by nabývala rovnovážná konstanta v případech diskutovaných v předešlé otázce? Poznámka: Uvažujte jak změny navržené mnou, tak i změny, které navrhnete sami.

6. Určete rovnovážné složení směsi (za standardního tlaku). Na počátku byly molární zlomky plynů x(N2) = 0,2 a x(H2) = 0,8. Jak se složení změní, zvýší-li se tlak na 1 MPa? Úlohu řešte numerickými metodami. Hle, činná příčina! Argon objevil Sir William Ramsay v roce 1895. Přemýšlel, proč chemicky připravený dusík má menší hustotu než „dusík“ získaný ze vzduchu. Domníval se, že ve vzduchu musí být obsažen ještě další plyn. Ten se mu podařilo izolovat, když odstranil dusík. Určil jeho molekulovou a později i atomovou hmotnost a zařadil jej do periodické soustavy prvků. Jméno dostal argon podle své chemické povahy. Později bylo objeveno ještě několik prvků s podobnými chemickými vlastnostmi, některé z nich samotným Ramsayem.

40

Série 3, zadání


1. Jakým chemickým způsobem byste připravili dusík? Jak byste připravili ostatní vzdušné plyny (O2, CO2). Zapište vyčíslenými chemickými rovnicemi! Poznámka: Znovu zdůrazňuji, abyste pomněli rozdíl mezi přípravou a výrobou!

2. Sir Ramsay mohl určit molekulovou hmotnost argonu, až když jej izoloval. Vy, protože znáte složení vzduchu (vizte tabulku 2), to jistě dokáže už ve směsi s dusíkem. Při teplotě 298,15 K a tlaku 101 325 Pa váží 1 litr dusíku připraveného chemicky 1,1451 g. Za stejných podmínek váží „vzdušný dusík“ 1,1507 g. Určete molekulovou hmotnost argonu na základě zadaných údajů s přesností na čtyři platné číslice. Jiné údaje nesmíte použít. Předpokládejte ideální chování plynů. 3. Aby mohl sir Ramsay určit atomovou hmotnost, musel zjistit, kolikaatomovou molekulu argon tvoří. Jak byste při tom postupovali Vy? Navrhněte experiment a předpovězte jeho výsledek. Nezapomeňte, že žijete na přelomu 19. a 20. století. 4. Navrhněte chemickou cestu, kterou lze ze vzduchu odstranit všechny plyny až na argon. Reakce dokumentujte vyčíslenými chemickými rovnicemi.

Potřebné údaje Clausiova-Clapeyronova rovnice (1) popisuje tenzi syté páry v závislosti na teplotě. ΔH vap ⎛ 1 p 1 ⎞ ⎜⎜ − ⎟⎟ ln 2 = (1) p1 R ⎝ T1 T2 ⎠ Výparné teplo vody při 298 K je 44 kJ.mol-1. Mimochodem, voda by za této teploty vřela, kdybychom okolní tlak snížili na 3 173 Pa Tabulka 1. Termochemické údaje (při 298 K)

ΔfH [kJ.mol-1]

5. Vysvětlete původ slova argon.

H2 (g) N2 (g) NH3 (g)

6. Které další prvky sir Ramsay objevil? I u nich zjistěte původ názvu.

Tabulka 2. Složení vzduchu

N2 75,66 %

Platónské těleso 1. Kolik vrcholů, hran, stěn a středů souměrnosti má (pravidelný) oktaedr? Kolik typů vrcholů je možno rozlišit? 2. Jaké těleso dostaneme, uřízneme-li oktaedru všechny vrcholy v polovině příslušných hran? 3. Platí věta: „Pravidelný oktaedr je trigonální antiprisma.“? 4. Napište právě tři kationty trojmocných přechodných kovů, pro něž je charakteristické oktaedrické koordinační okolí. (Uvažujme částice [ML6]n+, kde L je H2O nebo NH3.) 5. V úlohách o tetraedru jsme zavedli pojem tetraedrická dutina a spočítali největší poloměr koule, již lze této dutině vetknout. Zcela obdobným způsobem můžeme vytvořit i dutinu oktaedrickou. Která z nich je větší? (Pro vyjádření a porovnání užijte opět poměr poloměrů koule vepsané ku kouli dutinotvorné.)

41

42

−46,11

S [J.K-1.mol-1] 130,7 191,6 192,5 O2 20,30 %

ΔfG [kJ.mol-1] −16,45 Ar 0,87 %

C0p,m [J.K-1.mol-1] 28,8 29,1 35,1 H2O 3,17 %

Série 4, zadání

Tabulka 1. Sloučeniny, u nichž stačí určit systematický název

4. série Úloha č. 1: Osmisměrka

1 2 3 4 5 6 7

(9 bodů)

autor: Michal Řezanka, Pavel Řezanka N A

L

E

Č

I

N O N

E

X O X O A X

A

R

S

E

N

I

K

S

A

J

B

N A

E

N

S

E

H

T

S

N A

T

O

L

A

S

E

A

S

R

I

O

E

I

R

D M T

H N

I

P

A

T

L

A O

I

L

Č D H X A N D

R

D Á

O

L

R

H Y D

K U A

H

T

S

O N Y

E

J

T

A

P

T

T

S

J

K

E

R

I

U

C O

E

L

R

A

B

Z

H V D

L

Ě M F

K

R

A

L

E

Á

L

O G

E

N

S

E

L

E

N A N U N U

A K A A

S

L M E

D

I

X O

R

A O

Ž

R

E

A

G A

O

L

O V O O N O

A N

I

T

I

M L

A

T

R

I

U

S

S

A H Y

L

K

I

L

T

E

T

E

T

H Y

F

A U O G N N N A

A N N M

E

I

O O V

T

R ,

A

P

L

A

I

Ó

L

Y K A

T

T

Z

A

R

T

L

U M S

R B

S

T

O

M

I

A

R

K N Y

T

O A M O N

I

A K

S

J

R

R

E

L

I

O

K

T

I

N O M

I

T

N A

Z

E

U U

L

P

T

A D

I

N

E

S

R

A

Z

I

D X

T

A

L

T

S

A

V O D A

F

L

U O

R

O

S

E

L

E

N A N

I

N

N A

U

S

I

R

O

L

H

C

I

D

C

L

D

O !

N

27 28 29 30 31 32 33 34

G O

I

H2O IAs3N3O2N3NH3

8 9 10 11 12 13 14

SbH3 S2Cl2 (AlH3)n GaH3 XeO64H2Se H2Te

15 16 17 18 19 20

SnH4 [ReF8]2HSeO4SeO3FAsH3 NCS-

21 22 23 24 25 26

[BF4]NO2[Fe(CN)6]3(CN)2 O3 Pb(C2H5)4

Tabulka 2. Sloučeniny, u nichž užívejte triviálními názvy*

L

I

L

Y Y

A K M A

A A

F


Na2CO3.10 H2O HgS NH4Cl As2O3 Hg2Cl2 TiO2 Na8(SO4)(Al6Si6O24) KMnO4

35 36 37 38 39 40 41 42

cis-[Pt(NH3)2Cl2] Bi2S3 NaOH As4S4 KNO3 AgNO3 Sr2(VO)Si4O12 CaWO4

43 44 45 46 47 48 49 50

(Na,Ca)5(PO4,CO3)3OH (SiO2)n PbS Sb2S3 RuS2 FeS2 PbO Na2[B4O5(OH)4].8 H2O

* Při hledání názvů nezapomeňte, že existují různé modifikace daných sloučenin!

1. Každému vzorci z tabulky 1 a 2 přiřaďte název a ten potom zaškrtněte v osmisměrce. Osmisměrku nám posílat nemusíte, stačí, když nám napíšete číslo vzorce a k němu příslušný název (vždy jednoslovný; např. SO42-je síran). 2. Nevyškrtnuté znaky (včetně mezer atd.) tvoří tajenku. Napište ji. 3. Seřazení sloučenin v tabulkách není náhodné. Podle čeho jsou tedy seřazeny? Upozornění: Písmeno CH považujte za dva znaky, tzn. za C a H! … vtip je uveden v tajence 43

44

Série 4, zadání

Úloha č. 2: Degrees of Freedom


v prostoru a různě se v něm otáčet. Její polohu dostatečně popíšeme šesti souřadnicemi (x, y, z souřadnice umístění a α, β, γ úhly otočení).

(5 bodů)

autor: Richard Chudoba, Jiří Kysilka 4. června 1989 došlo v Číně k masakru studentů při demonstraci za svobodu. Stovky lidí byly zabity a tisíce zraněny. Vše začalo na jaře 1989, kdy se studenti domáhali setkání s vládou a požadovali uvolnění cenzury. 13. května se shromáždilo 500 až 600 studentů na náměstí Nebeského klidu v Pekingu. Mnoho z nich zahájilo hladovku. V průběhu dní se k nim přidávali další a další lidé. 15. května se na náměstí nacházelo asi 800 000 lidí. Vláda vyhlásila stanné právo. Okolo Pekingu se shromáždila armáda. Do centra však nedokázala proniknout, neboť ulice byly zaplaveny obyvateli, kteří podporovali demonstranty. Stávka na náměstí pokračovala. Byla postavena socha bohyně Demokracie jako její symbol. V noci na 4. června dostala armáda rozkaz vstoupit do města a převzít kontrolu nad náměstím Nebeského klidu za každou cenu. Demonstrantům dala ultimátum, aby náměstí opustili. Ale hodinu před vypršením ultimáta do nich zahájila střelbu z automatických zbraní. Mnoho z nich bylo zastřeleno do zad při útěku. Nejvíce lidí bylo zabito u mostu, když křičeli: „Prosím neubližujte studentům!“ Demonstrace byla rozehnána a mrtvoly spáleny. Kdo si dnes vzpomene na zastřelené studenty, kteří položili svůj život za ideál demokracie? Vždyť letos už uplyne 15 let od této události… Výraz „degrees of freedom“ (stupně volnosti) se používá i ve statistické termodynamice, kde charakterizuje počet nezávislých souřadnic, kterými je dostatečně popsán systém. Ostatní veličiny již dokážeme z těchto souřadnic vypočítat. Malý příklad. Představte si molekulu vody. Kdyby její atomy k sobě nebyly poutány vazbami, potřebovali bychom k popisu systému obsahujícímu jednu molekulu vody právě 9 souřadnic (x, y, z každého atomu). Další souřadnicí by mohl být např. úhel, který svírají atomy vodíku a atom kyslíku. Ten ale již dokážeme vypočítat, proto patří do „ostatních veličin“.

Zbylé 3 souřadnice se v reálné molekule vody promění ve vnitřní vibrační mody:

bend – deformační

stretch – antisymetrický

1. Představte si dva zcela svobodné atomy dusíku. Kolik stupňů volnosti má tato soustava? 2. Tvrdá ruka režimu svázala atomy dusíku chemickou vazbou pevné délky. Kolik stupňů volnosti má systém nyní? Přiřaďte jim fyzikální význam (druhy pohybů). 3. Atomy dusíku jsou s touto situací nespokojeny a míru své nespokojenosti vyjadřují patřičným počtem vibračních modů. Kolik vibračních modů má molekula dusíku? Nakreslete je. 4. Nakreslete tvar molekuly kyanovodíku. Určete hybridizaci na jednotlivých atomech. 5. Jak jsou „nespokojeny“ atomy kyanovodíku? (Tedy jaké vibrační mody má molekula kyanovodíku?) Předveďte na obrázcích. Poznámka: Nepodceňujte nespokojenost kyanovodíku! Dejte pozor, abyste vyčerpali vskutku všechny nezávislé vibrační mody.

6. Kolik vibračních modů má molekula oxidu sírového? Nakreslete, jak atomy protestují (to znamená druhy vibračních modů). 7. Z předchozích úvah formulujte vzorec pro počet vibračních modů n-atomové molekuly. Možná budete muset rozlišit mezi lineárními a nelineárními molekulami. Pokud budete muset rozlišit různé typy molekul, zdůvodněte, proč jste tak učinili.

Nyní si představme, že atomy jsou v molekule vody poutány tak silně, že se atomy vůči sobě ani nehnou. Molekula sama se přesto může volně pohybovat

45

stretch – symetrický

46

Série 4, zadání

Úloha č. 3: Anorganické praktikum

(6 bodů)


Úloha č. 4: Chemikovy neřesti

(15 bodů)

autor: Zbyněk Rohlík

autor: Richard Chudoba, Jiří Kysilka

V anorganickém praktiku pro pokročilé měl autor této úlohy tu čest seznámiti se blíže s různými roztomilými sloučeninami. Mimo jiné bylo mu vnášeti kašovitý amalgám sodíku do chlazeného vodného roztoku dusitanu sodného. Po oddělení rtuti (v dělicí nálevce) bylo lze isolovati v nevalném výtěžku bílou pevnou látku, sodnou sůl jisté oxokyseliny dusíku. Vakuovým sušením byla získaná látka zbavena krystalové vody. Isolovat volnou kyselinu bylo vedoucími praktika zapovězeno.

J. se zamračil. Materiál, který mu dealer tak draze prodal, ani v nejmenším nevyhovoval jeho představám. Sevřel v ruce pytlík s červenohnědým práškem. Do hlavy se mu nahrnula krev: „A dost. Ode dneška si pervitin budu připravovat sám, jsem přece chemik!“ Jak se pervitin vyrábí, věděl už dávno, jen jeho vlastní pohodlnost mu bránila. Odebral se tedy do lékárny nakoupit potřebné látky. Byl velice překvapen, když mu lékárnice odmítla bez receptu prodat 20 balení Solutanu, což je lék proti kašli, obsahující efedrin. Zle se na ni podíval a odešel.

V návodu se dále pravilo, že je možno provést gravimetrické stanovení čistoty, kdy vážkovou formou je stříbrná sůl srážející se kvantitativně z vodného roztoku soli sodné. Autor úlohy vskutku toto stanovení provedl; dva vzorky o navážce 0,1000 g byly rozpuštěny v destilované vodě a rychle sráženy roztokem dusičnanu stříbrného. Po obvyklém zpracování byl produkt shledán čistým (tj. obsah stanovované látky v navážce 100 %). Nyní ale proveďme následující pokus: ke dvěma vzorkům téže soli o hmotnosti 0,0850 g přidejme 0,0150 g bezvodého Na2CO3 (uhličitan sodný je nejobvyklejší nečistotou vznikající v průběhu isolace produktu). Po provedení gravimetrického stanovení stejným způsobem s hrůzou zjistíme, že obsah naší sodné soli vychází v tomto případě také 100 % (odhlédneme-li od drobných chyb stanovení, důvěřujíce autorovu i vlastnímu analytickému kumštu).

1. Jak byste z efedrinu (1-fenyl-2-methylamino-1-propanolu) připravili pervitin? 2. Zamyslete se nad tím, kterými dvěma prvky může být způsobeno červenohnědé zbarvení nekvalitní drogy. Vysvětlete, k čemu se tyto dvě látky při výrobě pervitinu z efedrinu používají. Popište mechanismus jejich působení. Nenechal se náš vytrvalý J. odradit prvním nezdarem a rozhodl se, že vymyslí vlastní způsob syntézy pervitinu tak, aby mohl vycházet z relativně dostupných látek, které se dají sehnat v obchodě nebo v chemické laboratoři. Na papír si v rychlosti načmáral reakční schéma, v němž některé z látek kvůli utajení označil písmenky:

1. Jaká látka byla připravena? 2. Jak vypadá dianion dotyčné kyseliny? Vyznačte i stereochemii. 3. Proč není vhodné připravovat volnou kyselinu? 4. Jak lze vysvětlit překvapující výsledek gravimetrického stanovení, víme-li (ze spektroskopických měření), že produkt použitý k přípravě vzorků pro gravimetrii neobsahoval Na2CO3 a byl bezvodý? Nalezněte v literatuře jinou metodu analytického stanovení obsahu naší neznámé látky ve vzorku.

3. Nakreslete strukturu látek A, B a C. 4. Proč si myslíte, že se pervitin na černém trhu tímto způsobem nevyrábí, i když použité látky jsou legálněji dostupné než efedrin? Uvažujte zejména praktické a ekonomické záležitosti. Odbila šestá hodina a pod okny již troubili jeho kamarádi. Stejně jako každý sobotní večer se společně chystají na blízkou technoparty. Všichni se už těšili na další vydařenou akcičku… … okolo třetí hodiny ranní se J. ve velice veselé náladě vypotácel ven. Když se zamyslel nad stavem ostatních, kteří se na nohou udrželi spíš jakýmsi zázrakem než vlastním přičiněním a jejich stav by se dal popsat jako labilní rovnováha,

47

48

Série 4, zadání

uvědomil si, že řídit bude pravděpodobně on. Chvíli hledali auto, nikdo z nich si nemohl vzpomenout, kam je vlastně zaparkovali. Když ho našli, nejistě a neobratně se nacpali dovnitř. J. se červenýma očima mrknul do zrcátka, aby se přesvědčil, že jsou všichni připraveni vyjet. Pohledem na dva vyděšené obličeje zjistil, že ne, a tak vyjel. Musel jet velice pomalu, neb zpoza každého rohu na něj vyskakovaly výplody jeho bujné fantazie. Policejní auto, které jej předjelo, však bohužel takovým výplodem nebylo. Na pokyn STOP zastavil, nic lepšího ho totiž nenapadlo. „Pane řidiči, vystupte si. Vaše jízda byla velice podezřelá. Provedeme dechovou zkoušku,“ obrátil se na něj jeden z policistů. Vypotácel se ven ve snaze vypadat co nejstřízlivěji a vydechl vzduch do k tomu určené trubičky, opatřené na opačném konci balónkem. Obsah trubičky změnil svou barvu z oranžové na zelenou. 5. Jaká látka je přítomna uvnitř trubičky? Na jakém principu tato primitivní dechová zkouška funguje? Může v nějakém případě selhat? 6. Za jakým účelem je trubička opatřena balónkem? „Pane řidiči, vy jste pil! Takovou nezodpovědnost nesnáším, buďme rádi, že to dopadlo takto. Budeme si vás muset odvézt!“ řekl příslušník Policie České republiky. O několik minut později již všichni seděli v policejním autě. Okamžitě po příjezdu do nemocnice byl J. postaven před svobodnou volbu – nechat či nenechat si odebrat krev? V druhém případě by však prý ztráta řidičského průkazu byla automatická, v prvním pouze velice pravděpodobná. O výši vyměřené pokuty ani nemluvě. J. tedy usoudil, že bude vhodnější nechat si krev odebrat. Obsah alkoholu v krvi byl nejprve stanoven Widmarkovou metodou. Pro stanovení bylo odebráno 7,00 ml krve. Krev byla kvantitativně převedena do destilační baňky a destilát byl jímán do titrační baňky s 25,00 ml 0,01M roztoku dichromanu draselného (f = 1,0163). Do titrační baňky byl poté přidán 1 g jodidu draselného. Uvolněný jod byl ztitrován 0,04M roztokem thiosíranu sodného (f = 0,9983). Průměrná spotřeba činila 18,70 ml.


V prázdné nemocniční místnosti byl J. ponechán napospas přeludům své košaté fantasie, a tak mu nezbylo než si s nimi povídat. „To se ti teda povedlo, nechat si odebrat krev. Určitě vzorek podrobí NMR analýze a odhalí tak všechno.“ „Nesmysl!“ vypískl zesinalý J. „Jak by to asi tak provedli?“ „Mohou krevní plasmu vysušit a potom rozpustit rozpouštědle, nebo ji do něj přímo vytřepat,“ odvětil přízrak.

„Té látky v krvi určitě není tolik, aby ji mohli určit. Krom toho ji zastíní signály ostatních složek krve.“ „Co když od tvého spektra odečtou spektrum normální krve, he? Dostanou tě!“ J. se vzmohl jen na zaúpění a ke své hrůze zjistil, že jej před bídným usvědčením může spasit jen naděje, že lékaři nebudou mít náladu tuto analýzu provádět… J. pomalu usínal v nemocniční cele a pod víčky se mu objevovalo spektrum jeho krve a spektra rozličných drog. Na prvních dvou obrázcích uvedených níže vidíte spektrum krve tak, jak si ho představoval J. Na dalších obrázcích jsou 1H-NMR spektra šesti látek, které se J. vybavily. 10. Zjistěte, kterým látkám tato spektra přísluší. Jak bylo řečeno, může se jednat o heroin, kokain, LSD, morfin, pervitin či tetrahydrokanabinol. 11. Ve spektru pervitinu přiřaďte signály jednotlivým vodíkům. Své přiřazení zdůvodněte. 12. Podpoříte J. v jeho paranoie? Poznáte, jakou z drog (kromě alkoholu) si J. toho večera užíval? Zdůvodněte jednak na základě spektra krve, jednak na základě vnějších faktů, uvedených v příběhu. Poznámka: NMR spektrům byla věnována série 4 prvního ročníku

7. Napište vyčíslené chemické rovnice dějů, probíhajících při stanovení. 8. Spočtěte množství alkoholu v krvi, výsledek uveďte v promile. Poznámka: Objemovou kontrakci lze při takto nízké koncentraci ethanolu zanedbat, ρlihu = 798 kg.m-3, Mlihu = 46,08 g.mol-1.

Paralelně bylo provedeno stanovení obsahu alkoholu v krvi plynovou chromatografií. Podle něj měl J. v krvi 1,57 ‰. 9. Liší se tento údaj od údaje zjištěného vaším výpočtem? Pokud ano, zdůvodněte proč. 49

v deuterovaném

50

Série 4, zadání

51


52

Série 4, zadání


Spektrum 1

Spektrum 3

Spektrum 2

Spektrum 4

53

54

Série 4, zadání


Úloha č. 5: Aristotelovy živly: Země

(11 bodů)

autor: Richard Chudoba, Jan Kotek, Zbyněk Rohlík Lanthanoidy – jinak též vzácné zeminy – nejsou na Zemi až tak málo rozšířené, jak by se mohlo podle jejich jména zdát. Nejvzácnější z nich, thulium (Tm), je dokonce běžnější než prvky jako rtuť či selen. První z nich byly objeveny v píscích, které byly používány jako zátěž prázdných zámořských lodí vracejících se od břehů Brazílie a Cejlonu. Tyto písky měly (v porovnání s klasickým křemenným pískem) podstatně vyšší hustotu, což zaujalo Carla Auera, který se pustil do jejich analýzy a zjistil v nich vysoký podíl zrn jistého minerálu (CePO4). Kromě ceru z něj izoloval i jeden z aktinoidů a zbohatl na využití jejich sloučenin jako přísad do svítících punčošek plynových lamp. Tím se bezcenný písek, vysypávaný v evropských přístavech do moře, stal přes noc žádanou a cennou průmyslovou surovinou. Spektrum 5

1. Jak se jmenuje minerál, podle kterého se lanthanoidonosné písky označují? 2. Který prvek (kromě ceru) našel využití jako přísada do punčošek pouličních plynových lamp? 3. Jaké jiné minerály lanthanoidů znáte? Uveďte alespoň dva i s jejich idealizovaným chemickým vzorcem. 4. Lanthanoidy lze separovat od většiny ostatních iontů díky faktu, že tvoří nerozpustné soli s jedním z halogenidů a s jedním běžným organickým aniontem. O jaké nerozpustné soli se jedná? 5. Těžší z lanthanoidů tvoří stabilnější komplexy s polydentátními O,N-donorovými ligandy než jejich lehčí kolegové (srovnej logK komplexů H4edta s lanthanem (15,36) a s luteciem (19,74)). Vysvětlete. 6. Podobnost chemického chování jednotlivých lanthanoidů významně ovlivnila i jejich objevování. Velice často byly za nový prvek vydávány směsi dvou (nebo i více) lanthanoidů. Z těchto se podařilo až dalším badatelům oddělit a izolovat jednotlivé čisté složky. Stejný osud potkal i tzv. didym (didymos = dvojčata, „prvek“ byl nazván podle extrémní chemické podobnosti s lanthanem, spolu se kterým se vždy vyskytoval a spolu se kterým byl objeven). Didym byl roku 1933 rozštěpen na dva lanthanoidy jedním

Spektrum 6

55

56

Série 4, zadání

z profesorů University Karlovy. Uveďte jméno tohoto badatele. Na které dva lanthanoidy rozdělil původní didym? 7. Jeden z lanthanoidů je významně používán v odměrné analýze. Který? Jak se jmenuje metoda, jež ho využívá? Stručně popište její princip.


Řešení Řešení 1. série Úloha č. 1: 7 planet, 7 kovů

(6 bodů)

Platónské těleso

autor: Pavel Řezanka

1. Kolik hran, stěn, vrcholů a rovin souměrnosti má krychle?

Odpovědi na otázky 1 a 2 naleznete v tabulce 1. Tabulka 1. Přiřazení symbolů, planet a kovů symbol planeta prvek odůvodnění

2. Proč se s krychlovým koordinačním okolím setkáváme téměř výhradně u fprvků (vzácně u lanthanoidů, častěji pak u aktinoidů)? 3. Jeden z mála krychlových komplexů lanthanoidů je [La(bipyO2)4]3+ (bipyO2 = = 2,2’-bipyridyl-N,N’-dioxid, ligand se koordinuje bidentátně pomocí atomů kyslíku). V kolika možných geometrických izomerech se může daný komplex vyskytovat?

Slunce

zlato

podle barvy

Měsíc

stříbro

podle barvy

4. Který prvek krystaluje s primitivní krychlovou buňkou?

Merkur

rtuť

rtuť je kapalná, pohyblivá; Merkur se pohybuje po obloze nejrychleji; Merkurius byl lehkonohý

Venuše

měď

Venuše (bohyně) je krásná, stejně jako měď

Mars

železo

Mars je bůh války; zbraně jsou ze železa

Jupiter

cín

planeta i prvek zbyly, tak se usoudilo, že patří k sobě

Saturn

olovo

Saturn se pohybuje pomalu; olovo je těžké

5. Nejčastějšími tvary koordinačního polyedru pro koordinační číslo 8 v komplexech lanthanoidů jsou čtvercové antiprisma a dodekaedr. Výše zmíněná krychle však není příliš zastoupena. Proč? 6. Kolik hran, stěn, vrcholů a rovin souměrnosti má čtvercové antiprisma? 7. Pro náročné: Jak se liší objem krychle od objemu čtvercového antiprismatu? Uvažujte, že délka hrany podstavy antiprismatu a jeho výška je stejná jako délka hrany krychle. Výsledek vyjádřete v procentech. 8. Pro hloubavé: Starověkým Řekům bylo známo právě 5 platónských těles (pravidelných konvexních n-stěnů). Kolik však takových těles může teoreticky existovat? Své tvrzení dokažte!

3. Ve starověku a středověku bylo známo pouze 7 „planet“, a protože každé planetě byl přisouzen jeden kov, nemohly existovat další kovy, neboť pro ně nebyly planety. 4. Symboly pro Slunce a Měsíc vznikly odvozením jejich tvarů. Další symboly vznikly zkracováním názvů planet. Symbol Merkuru z babylónsko-řeckého názvu, Venuše z řecko-egyptského a ostatní z řeckých názvů. Například symbol pro Saturn vznikl z prvních dvou písmen jeho názvu, tj. Κρονοζ, pro Jupiter také z prvních dvou písmen jeho názvu, tj. Ζευζ. Za správné přiřazení symbolu, planety a prvku 0,2 bodu, za odůvodnění 0,4 bodu. Otázka 3 – 0,9 bodu a 4 – 0,9 bodu. Celkem 6 bodů

57

58

Série 1, řešení

Úloha č. 2: A zase benzen

6. Látkou E je ftalimid vzniklý reakcí ftalanhydridu s NH3 v prostředí DCC (usnadňuje reakci přeměny anhydridů, esterů na příslušné amidy resp. imidy).

(10 bodů)

Benzene or there and back again :-) autor: Ondřej Kundrát

7. Ftalimid (E) se podrobí tzv. Hofmannovu odbourávání amidů, tj. reakci s Br2, NaOH a H2O, vzniká kyselina 2-aminobenzoová (F, anthranilová kyselina) C7H7O2N.

O

O 2

Cl O

3

O

HO O

8. Jedná se opět o přeměnu funkční skupiny – vzniká amid kyseliny 2-aminobenzoové (G).

OH B

A


O

9. Opět Hofmannovo odbourávání, vzniká benzen-1,2-diamin, který se dále diazotuje pomocí NaNO2 a HCl za vzniku benzen-1,2-bis(diazoniové) soli (H).

1 C

OH

4

10. Vhodná je reakce s H3PO2 - diazoniové soli „se odbourávají“, uniká plynný N2. Kruh se uzavírá, vzniká opět výchozí benzen. 10

Za každý meziprodukt po 1 bodě (celkem 8 meziproduktů), stejně tak za určení činidel (u reakcí 4 a 10). Celkem 10 bodů.

+

N N H

O

D

+

N N NH2 NH2

5 O

G

E

NH2

9

O

F

NH2 O

O

NH2 OH 7

8

NH

6

O

O

1. Reakcí se sukcinanhydridem za přítomnosti AlCl3 dochází k elektrofilní substituci, vzniká volná karboxylová skupina, která se reakcí s PCl5 převede na chlorid příslušné kyseliny (A). 2. Látka A opět za přítomnosti AlCl3 „sama sebe“ substituuje za vzniku dalšího šestičlenného kruhu – vzniká diketon (B). 3. Ketony lze převést redukčními činidly (LiAlH4, NaBH4) na alkoholy (C). 4. Nejlépe působením P4O10 na alkoholy dochází k dehydrataci, v našem případě dochází k dvojnásobné dehydrataci za vzniku naftalenu (stabilizační energie aromátů). 5. Působením vzduchu na kat. V2O5 dochází k destrukční oxidaci – vzniká ftalanhydrid (D). Obdobnou reakcí vzniká z benzenu maleinanhydrid.

59

60

Série 1, řešení

Úloha č. 3: Air


(9 bodů)

cnedis. = H(SO2).p.ε(SO2) cnedis. = 1,4.10 .97 450.5,2.10–6 mol.dm–3 = 7,1.10–6 mol.dm–3

autor: Richard Chudoba

–5

1. Píseň pochází z muzikálu Vlasy (Hair), který úspěšně zfilmoval Miloš Forman. 2. sulphur dioxide = oxid siřičitý carbon monoxide = oxid uhelnatý 3. Oxid siřičitý se do atmosféry dostává jako polutant při spalování nekvalitního hnědého uhlí, které obsahuje pyrit (1). Přírodním zdrojem atmosférického SO2 je vulkanická činnost. Oxid uhelnatý je produkován v největší míře automobilovou dopravou. Vzniká nedokonalým spalováním uhlovodíků ve spalovacích motorech (2). 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 CxH2y + ½(x+y) O2 → x CO + y H2O

Poznámka: S jednotkou ppm se počítá obdobně jako s procenty. „Počet částic na milion“ udává přímo molární zlomek, jen tuto hodnotu musíme vynásobit jednou miliontinou (1.10–6).

Značná část z celkového množství kyseliny siřičité se však v roztoku vyskytuje v důsledku disociace jako anion HSO3– (11). Celkovou analytickou koncentraci c kyseliny siřičité spočteme jako součet obou jejích forem (12). Disociaci do druhého stupně nemusíme uvažovat, vizte hodnotu pKa,2.

(2)

Za určení hlavních zdrojů znečištění po 0,3 bodu, za vyčíslené rovnice po 0,3 bodu. Celkem 1,2 bodu.

SO32– + 2 H+ → SO2 + H2O S + O2 → SO2 Cu + 2 H2SO4 (konc.) → CuSO4 + SO2 + 2 H2O H2CO2 → CO + H2O

(4) (6)

5. Kyselé deště způsobuje oxid siřičitý – sulphur dioxide (a dále také oxidy dusíku). Naopak na ně nemá žádný vliv oxid uhelnatý – carbon monoxide, který se ve vodě nerozpouští. Oxid siřičitý se rozpouští v kapičkách vody, až se ustaví rovnováha. Rovnovážnou koncentraci kyseliny siřičité určíme z Henryho zákona (7). Parciální tlak plynu (8) zjistíme jednoduše, neboť známe celkový tlak p a molární zlomek ε (v ppm). Z (9) spočteme celkovou koncentraci H2SO3 (10). cnedis. = H(SO2).p(SO2) p(SO2) = p.ε(SO2)

3

− 2 3

− 3

(11)

[H 2 SO 3 ] [H 2 SO 3 ] c = [HSO 3− ]+ [H 2 SO 3 ]

(12)

c = K a,1 .c nedis. + c nedis.

(13)

c = 1,5.10 −2 .7,1.10 −6 + 7,1.10 −6

(14)

−4

c = 3,4.10 mol.dm

−3

(15)

Kyselina siřičitá je oxidována na silnou dvojsytnou kyselinu sírovou. pH spočítáme z definice (16). pH = –log(2.c) pH = 3,2

(3) (5)

[H O ][. HSO ] = [HSO ] +

K a,1 =

(1)

4. Oxid siřičitý se v laboratoři připravuje vytěsněním ze siřičitanu silnou minerální kyselinou (3). Alternativní, i když ne tak běžnou metodou, je oxidace síry vzdušným kyslíkem (4). Rovněž zahříváním mědi v koncentrované kyselině sírové se vyvíjí oxid siřičitý (5). Oxid uhelnatý lze připravit působením kyseliny sírové na kyselinu mravenčí (6).

(9) (10)

(16) (17)

pH dešťové vody, která naprší v průmyslové oblasti, bude přibližně rovno 3,2. Vliv oxidu uhličitého se při tak nízké hodnotě pH neprojeví, a proto jej můžeme zanedbat. (Můžete se přesvědčit výpočtem.) Naopak by se mělo počítat s oxidy dusíku, které jsme ale pro jednoduchost neuvažovali. Poznámka: Koncentrace oxidu siřičitého v zadání přibližně odpovídá imisním koncentracím, které sužovaly severní Čechy v dobách budování socialismu za každou cenu. Tehdy docházelo k překračování imisních limitů několikanásobně (klidně i 25krát). To se podepsalo na přírodě, která se proměnila v mrtvou krajinu (oblasti v Krušných a Jizerských horách). Při imisní koncentraci odpovídající limitu by bylo pH deště mezi hodnotami 3,9 (pro kyselinu sírovou) a 4,2 (pro kyselinu siřičitou).

(8)

Za správné určení látky 0,1 bodu, za výpočet parciálního tlaku 0,4 bodu, za výpočet koncentrace nedisociované formy 0,8 bodu, za výpočet celkové analytické koncentrace 0,8 bodu, za správný výsledek 1 bod. Za přímé použití hodnoty v ppm jako molárního zlomku 0,4 bodu (body za eleganci). Celkem 3,5 bodu.

61

62

(7)

Série 1, řešení

6. pH přírodního deště je slabě kyselé (cca 6), neboť se v atmosféře vyskytuje kyselinotvorný oxid uhličitý. Při výpočtu postupujeme jako u minulé úlohy.

[H O ][. HCO ] = [HCO ] +

[H O ] = +

3

3

[H 2 CO 3 ]

− 3

K a,1 .c nedis.

pH = 5,7

Úloha č. 4: Penicilin

(15 bodů)

autor: Helena Handrková Část A

cnedis. = H(CO2).p.ε(CO2) cnedis. = 3,2.10–7.97 450.335.10–6 mol.dm–3 = 1,0.10–5 mol.dm–3 K a,1 =


− 2 3

[H 2 CO 3 ]

(18) (19)

1. K objevu došlo v září roku 1928. Za svou práci obdržel Fleming Nobelovu cenu a rytířský titul Sir (r. 1945).

(20)

0,5 bodu za datum objevu (0,4 bodu za správný rok), po 0,25 bodu za ocenění. Celkem 1 bod.

(21) (22)

pH přírodní dešťové vody je přibližně 5,7. Za správný odhad pH a zdůvodnění 0,3 bodu, za správný výsledek 1,5 bodu. Celkem 1,8 bodu. 7. Oba dva plyny, jak oxid siřičitý, tak oxid uhelnatý absorbují v infračervené oblasti, a proto by skleníkový efekt způsobovat mohly. Oxid uhelnatý však absorbuje záření o vlnových délkách 4,5 až 4,9 μm, tedy mimo oblast vyzařovanou Zemí. Oxid siřičitý absorbuje mezi 9,5 až 11 μm, tedy v oblasti, kde Země vyzařuje velmi intenzivně. Navíc tato oblast zasahuje do tzv. atmosférického okna, kudy normálně uniká tepelné záření ze zemského povrchu. Skleníkový efekt proto způsobuje SO2. Mezi nejvýznamnější skleníkové plyny patří vodní pára, oxid uhličitý a methan. 8. Jelikož jsou sliznice dýchacího ústrojí vlhké, rozpouští se oxid siřičitý na jejich povrchu na kyselinu siřičitou. Ta je dráždí až leptá. Při vyšších koncentracích nastává smrt křečí hlasivek. Otravy jsou většinou nahodilé. LC50 = 1,5 až 2 mg.dm–3 Oxid uhelnatý se váže na hemoglobin červených krvinek za vzniku karbonylhemoglobinu (COHb). Zásobení tkání kyslíkem se tím pádem snižuje. Při 50% koncentraci COHb se dostavuje bezvědomí. Smrt nastává poškozením mozku nedostatkem kyslíku. Otravy jsou nejčastěji náhody nebo sebevraždy. LC50 = 6 až 12 mg.dm–3 Při otravě oxidem siřičitým je tedy dýchání bráněno mechanicky, při otravě oxidem uhelnatým chemicky. Otázka 1 – 0,3 bodu, 2 – 0,4 bodu, 3 – 1,2 bodu, 4 – 0,6 bodu, 5 – 3,5 bodu, 6 – 1,8 bodu, 7 – 0,6 bodu a 8 – 0,6 bodu. Celkem 9 bodů.

63

2. Zařazení podle nejnovější nomenklatury: Eukaryota, regnum (říše) Fungi, divisio (oddělení) Ascomycota, subdivisio (pododdělení) Pezizomycotina, ordo (řád) Eurotiales. Řada středoškolských učebnic a starší odborné literatury uvádí nadříše Eukaryota, říše Fungi (houby), oddělení Eumycota (houby vlastní), třída Ascomycetes (vřeckovýtrusé houby). Plísně rodu Penicillium se používají v potravinářství – výroba ušlechtilých plísňových sýrů, např. camembert, hermelín, roquefort… (hlavně druhy P. candidum a P. glaucum). 0,5 bodu za zařazení štětičkovce podle nové (staré) nomenklatury. 0,5 za jiné než farmaceutické využití štětičkovců. Celkem 1 bod. Otázka 1 – 1 bod a 2 – 1 bod. Celkem 2 body. Část B

1. Názvy a perspektivní vzorce zdrojových aminokyselin jsou uvedeny níže. CH3

H2N

O

H2N SH

HO

O

HO

kyselina L-α-aminoadipová

HO

O

L-cystein

H2N CH3 HO

O

L-valin

Po 0,4 bodu za název a po 0,5 bodu za vzorec se správnou konfigurací na asymetrickém centru – jinak max. 0,1 bodu za název a max. 0,2 bodu za vzorec. Celkem 2,7 bodu. 2. Rovnice obou reakcí jsou uvedeny na obrázku 1.

64

Série 1, řešení CH3

H2N

HO

O

H2N

+

HO

O

HO

Metabolické dráhy vzniku ATP jsou glykolysa, citrátový cyklus a oxidační fosforylace.

H2N

+

SH

CH3

O

HO


Za výpočet energie 0,5 bodu, za uvedení metabolických drah 0,5 bodu. Celkem 1 bod.

O

Otázka 1 – 2,7 bodu, 2 – 2 body, 3 – 1 bod a 4 – 1 bod. Celkem 6,7 bodu.

3 ATP

Část C 6.3.2.26

1. Jako substrát je rozpoznáno D-Ala–D-Ala residuum. 2. a) Pětičlenný kruh je méně reaktivní než čtyřčlenný, avšak stále by byl rozpoznán aktivním centrem enzymu jako strukturní analog D-Ala–D-Ala. Nemuselo by nutně dojít ke kovalentnímu navázání, inhibice by byla slabší a pravděpodobně kompetitivní.

3 ADP+3 Pi H3C HS H2N

CH3

NH

O NH

O HO

b) Tento tříčlenný kruh je krajně nestálý, buď by se tuto látku nepodařilo ani připravit, nebo by se hbitě hydrolysovala (otevření kruhu).

O

O

c) Acyklická forma není inhibitorem, jednak se nijak zvlášť nepodobá substrátu a také nebude tvořit kovalentní vazbu na aktivní centrum (má daleko menší reaktivitu než cyklický systém).

HO O2

Za správné zdůvodnění po 0,5 bodu. Celkem 1,5 bodu.

1.21.3.1

3. Člověk nemá buněčnou stěnu ani žádné enzymy, jejichž substrátem je D-Ala– –D-Ala (nebo podobný fragment).

2 H 2O H2N

HO

S

NH N

O

Nerostoucí (a nedělící se) grampositivní bakterie nemají potřebu vytvářet buněčnou stěnu, a proto „nezpozorují“, že by ji ani tvořit nemohly.

CH3

Viry nemají buněčnou stěnu.

CH3

O

Za vysvětlení u každého organismu po 0,5 bodu. Celkem 1,5 bodu.

O

O

4. Příčinnou smrti je prasknutí buňky („neudržení protoplasmy“), případně kombinované s poruchou regulace enzymů opravujících buněčnou stěnu a uvolnění lytických enzymů, které rozloží buněčné struktury.

HO

Obrázek 1. Syntéza penicilinu ze zdrojových aminokyselin

Za každou reakci po 1 bodu. Celkem 2 body.

Otázka 1 – 2,3 bodu, 2 – 1,5 bodu, 3 – 1,5 bodu a 4 – 1 bod. Celkem 6,3 bodu.

3. Enzym 6.3.2.26 patří do skupiny 6 – ligasy, enzym 1.31.3.1 do skupiny 1 – oxidoreduktasy.

Část A – 2 body, B – 6,7 bodu a 3 – 6,3 bodu. Celkem 15 bodů.

Za každou skupinu po 0,5 bodu. Celkem 1 bod. 4. Uvolní se energie odpovídající hydrolyse 3 ATP za fysiologických podmínek, tedy 91,5 kJ.mol–1.

65

66

Série 1, řešení


(14 bodů)


Hle činná příčina!

autor: Richard Chudoba, Zbyněk Rohlík, Pavel Řezanka

1.

Dejme látce tvar!

1. Led vytváří molekulové krystaly. 2. P značí primitivní buňku. Ze zápisu symetrií m3m odvodíme, že se jedná o krychlovou soustavu. Základní buňkou tvoří krychle, kde se ve vrcholech nacházejí molekuly H2O. Každá molekula zasahuje do buňky jen svou jednou osminou, proto jedna buňka obsahuje právě 8.1/8 = 1 celou molekulu vody. Vyjádřeno jinými slovy, základní buňka obsahuje jednu vzorcovou jednotku. 0,2 bodu za primitivní buňku a 0,5 za popis základní buňky. Celkem 0,7 bodu. 3. Pro pořádek si zopakujme několik definic, které nám závislost ozřejmí skoro celou. 1 mol látky obsahuje tolik částic, kolik je obsaženo atomů ve 12 g nuklidu 12C. Toto množství vyjadřuje Avogadrova konstanta NA. Hmotnostní jednotka mu vyjadřuje hmotnost 1/12 atomu nuklidu 12C. Spojíme-li tyto definici dohromady, získáme vztah (1). mu.12.NA = 12 g = 0,012 kg

(1)

mu = 0,001 kg / NA

(2)

mu = 0,001 / 6,022.1023 kg = 1,66.10–27 kg

3. Na úrovni vodní hladiny platí rovnováha tlaků. Z jedné strany působí atmosférický tlak, z druhé pak tlak plynu, vodní páry a hydrostatický tlak (8). Abychom určili hydrostatický tlak ph, musíme znát výšku vodního sloupce. Tu ale spočítáme jednoduše (10), neboť známe objem [(500 – 200) ml] i průřez. Úsek jednoho mililitru na stupnici tak má výšku jednoho milimetru.

–12 3

–3

–3

ρ = 1,66.10 .18,01 / (320.10 ) kg.m = 912 kg.m

(8)

ph = hρg

(9) (10)

Nyní můžeme vyjádříme tlak plynu pp (11), který dosadíme do stavové rovnice ideálního plynu (13). Počet molů plynu n získáme jednoduchou matematickou úpravou (14). pp = pa – pv – ρg(V0 – V1) / S –6

(11) –3

pp = 99 850 – 2 642 – 1000.9,81.(500 – 200).10 / 10 Pa = 94 265 Pa (12) ppV1 = nRT

4. Při výpočtu hustoty látky vyjdeme z definičního vztahu (4). Objem je přitom dán objemem základní buňky a hmotnost hmotností jedné molekuly.

–27

pa = pp + pv + ph h = (V0 – V1) / S

0,5 bodu za definice, 0,5 bodu za výpočet. Celkem 1 bod

ρ = muMr / a3

(7)

2. Vodu je potřeba nasytit oxidem uhličitým proto, aby se v ní oxid uhličitý uvolněný během experimentu nerozpouštěl a výsledný odečet objemu plynu nebyl chybný. CO2 se ve vodě rozpouští velmi ochotně.

(3)

ρ=m/V

CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

(13)

n = (ppV1) / (RT) –6

(14) –3

(4)

n = (94 265.200.10 ) / (8,314.295,15) mol = 7,68.10 mol

(5)

Nyní již snadno dopočítáme hmotnost (16) a tím i hmotností zlomek (18) uhličitanu. Hmotnostní zlomek síranu je zřejmě rozdíl od 1 (20).

(6)

m(CaCO3) = n.M(CaCO3)

Hustota ledu je 912 kg.m–3.

–3

0,5 bodu za správnou úvahu o hmotnosti a objemu, 0,5 bodu za správný výsledek. Celkem 1,5 bodu. Otázka 1 – 0,3 bodu, 2 – 0,7 bodu, 3 – 1 bod a 4 – 1 bod. Celkem 3 body.

67

68

(15)

(16)

m(CaCO3) = 7,68.10 .100,1 g = 0,769 g

(17)

w(CaCO3) = m(CaCO3) / m

(18)

w(CaCO3) = 0,769 / 1,000 = 0,769

(19)

w(CaSO4) = 1 – w(CaCO3)

(20)

w(CaSO4) = 1 – 0,769 = 0,231

(21)

Série 1, řešení

Vzorek obsahoval 76,9 % uhličitanu vápenatého a 23,1 % dihydrátu síranu vápenatého. Poznámka: Většina z vás opomněla uvažovat hydrostatický tlak, i když se nabízí už podle názvu (υδωρ [hydro] = voda). Pokud budete chodit na PřF UK, budete podobnou úlohu prakticky provádět v Základech laboratorní techniky (labtechně). Odhlédneme-li, že návod na výpočet je ve skriptech uveden zbytečně složitě, je především chybný, neboť rovněž nebere v potaz hydrostatický tlak.

0,3 bodu za jakoukoliv rovnováhu tlaků, 0,4 bodu za uvážení tenze par, 0,4 bodu za uvážení hydrostatického tlaku, 1 bod za správně spočtený tlak CO2, 0,4 bodu za správný postup výpočtu látkového množství, 0,3 bodu za správný počet molů, 0,2 za správný postup výpočtu molárního zlomku, 1 bod za správný výsledek. Celkem 4 body. Za tuto část celkem 4,5 bodu.


Jako reaktant při syntéze požadované sloučeniny použijeme perdeuteroethen, který připravíme reakcí (28) z perdeuteroethynu (viz výše). DC≡CD D2C=CD2

NH3

H2O

HC≡CH

D2/Pd

(22)

D2HC-CHD2

(23)

Za syntézu požadované látky 1 bod, za přípravu D2 0,4 bodu. Celkem 1,4 bodu. 2. Reakce při přípravě této látky jsou velmi podobné předchozím. CaC2

D2O

DC≡CD

D2/Pd

D3C-CD3

(24)

Za syntézu požadované látky 0,7 bodu. 3. Jako deuterovaná činidla použijeme DBr připravený reakcí (25), D2SO4 připravený reakcí (26) a perdeuteroethylmagnesium bromid připravený reakcí (27). (25) 3 D2O + PBr3 → 3 DBr + D3PO3 D2O + SO3 → D2SO4 D2C=CD2

DBr/D2SO4/D2O

D3C-CD2Br

D3C-CD2MgBr

D3C-CN

D2C

D3C-CD2MgBr/Et2O

CD3 CD3

nadbytek D3C

CD2

(29)

Otázka 1 – 1,4 bodu, 2 – 0,7 bodu, 3 – 2,5 bodu a 4 – 0,4 bodu. Celkem 5 bodů. Platónské těleso

1. Ikosaedr má 20 stěn, 12 vrcholů a 30 hran. K číslům lze dospět jednoduchou úvahou. Každá stěna má 3 vrcholy, ale přitom se o každý dělí s dalšími pěti stěnami. Proto vrcholů je 3.20 / 5 = 12. Každá stěna je ohraničena třemi hranami, které tvoří předěl mezi ní a další stěnou. Proto hran je 3.20 / 2 = 30. Povšimněte si, že platí V + S = H + 2. Všechny vrcholy jsou ekvivalentní. (Vždyť se jedná o platónské těleso!) 2. Ikosaedr obsahuje šest pětičetných os. 3. Například [Ce(NO3)6]2–. 4. Bor. Za otázky 1 a 2 po 0,2 bodu, za otázky 3 a 4 po 0,3 bodu. Za tuto část celkem 1 bod.

(26) Mg/Et2O

D3C-CONH2

P2O5

PCl3 NH3

Za uvedení alespoň jednoho účelu 0,4 bodu.

Syntézu 1,1,2,2-tetradeuteroethanu pak provedeme podle kroků popsaných rovnicí (23). CaC2

D3C-CO2D

4. Organičtí chemici používají deuterované sloučeniny proto, aby maskovali vodíky v 1H-NMR spektrech nebo aby mohli sledovat mechanismy reakcí.

1. D2 potřebné pro následující syntézy připravíme z D2O podle rovnice (22). 2D2 + O2

CrO3/D2SO4/D2O

(28)

Za syntézu požadované látky 2,5 bodu.

Ptejme se na účel!

2D2O

D3C-CDOD

D2C=CD2

DO

PCl3

Otázka 1 – 0,2 bodu, 2 – 0,3 bodu a 3 – 4,5 bodu. Celkem 5 bodů.

elektrolýza

D2O/D2SO4

D2/Pd Lindlarův katalyzátor

(27)

69

70

Série 2, řešení

Řešení 2. série


Úloha č. 2: Šifra II

Úloha č. 1: Éčka

(6 bodů)

autor: Karel Berka

(5 bodů)

autor: Pavla Spáčilová

Pro jistotu hned zpočátku uvedu původní mRNA:

1. Identifikace látek je uvedena v tabulce 1.

AAA UCg AUC UgC CAU ACg gUA gCA UCg gUA AUC ACg gCA UgA 1. Jedna z verzí zmutované mRNA vypadá třeba takto: (1b)

Tabulka 1. Chemické vzorce odpovídající příslušným éčkům.

látka vzorec látka vzorec látka E 170 CaCO3 E 500 NaHCO3 E 526 E 173 Al E 507 HCl E 529 E 260 CH3COOH E 513 H2SO4 A E 262 CH3COONa E 515 K2SO4 B E 290 CO2 E 525 KOH C

vzorec Ca(OH)2 CaO H2O AlCl3 H2

AAA UCg AUC UgC CAU ACg gAC gCA gUA UCg AUC ACg gCA UgA 2. Vyznačené úseky jsou zmutované. (2b) 3. V tomto případě jde o mutace genové, neboť mění pouze gen a ne třeba celý chromozom.

Správná identifikace látky 0,3 bodu, celkem max. 4,5 bodu. 2. E 330 je kyselina citrónová, která je v používaných množstvích naprosto neškodná. Tělu je vlastní, vzpomeňte na Krebsův cyklus. Při užití ve větším množství působí místní podráždění a vypadávání zubů. Rozhodně však nezpůsobuje rakovinu. Otázka 1 – 4,5 bodu a 2 – 0,5 bodu. Celkem 5 bodů.

Lze je označit jako inserci (přídavek nukleotidů) spřaženou s delecí (ztráta nukleotidů) na původním místě, případně substituce (záměna nukleotidů za jiné). A to buď transice (purinová báze se mění za jinou purinovou, pyrimidinová za jinou pyrimidinovou), nebo transverse (purin se mění za pyrimidin a naopak). Podle dalšího dělení lze rozlišit mutace bodové, kde dochází ke změně 1 páru nukleotidu v původní DNA. Takovou mutací se sekvence aminokyselin buď vůbec nezmění (tzv. tichá mutace), nebo dojde k záměně 1 aminokyseliny. U těchto mutací pak závažnost značně záleží na umístění budoucí aminokyseliny v bílkovině. Nemusí s ní udělat nic, ale také mohou pozměnit tvar aktivního centra a znemožnit tak funkci bílkoviny. V našem případě tedy došlo ke dvěma těmto mutacím. Dalším typem pak jsou mutace posunové, ke kterým dochází vlivem insercí a delecí. Obecně tyto mutace posunují kód a může dojít k jeho špatnému čtení. Jsou obvykle zhoubné. Poznámka: Námětem mi byl jistý francouzský kreslený seriál o funkcích těla, kde tělem cestovaly krevní destičky a poznávaly jednotlivé části tohoto komplikovaného světa. Řekl jsem si, že se přesunu ještě o úroveň níž a budu pracovat s „myslícími“ molekulami. RNA polymerasa by na nějakou chybu nepřišla, na to jsou v buňce kontrolní enzymy. Právě naopak. RNA polymerasa není bezchybná a pro laboratorní účely ji lze zakoupit podle toho, zda udělá chybu po 100 nebo 1000 písmenech.

Imunitní systém buňka nemá. Ten se objevuje jen v tělech obratlovců od plazů výše a tvoří jej specializované buňky, které jsou schopny rozpoznání a likvidace nakažených buněk. Otázka 1 – 1 bod, 2 – 2 body a 3 – 3 body. Celkem 6 bodů.

71

72

Série 2, řešení

Úloha č. 3: Omalovánka


svědky výbuchu, doplněného uvolněním oblaku fialového jodu), v případě druhé reakce by byl dusivým plynem žlutozelený chlor.

(6 bodů)

autor: Helena Handrková, Jiří Kysilka, Pavla Spáčilová 1. Jakéže barvičky to měly být použity k vybarvování? Pastelka 1 – červená (sulfid rtuťnatý je znám jako minerál rumělka) Pastelka 2 – růžová (vzniklá sraženina sulfidu manganatého má pleťovou barvu) Pastelka 3 – hnědá (manganan po okyselení disproporcionuje na roztok manganistanu a hnědou sraženinu oxidu manganičitého) Pastelka 4 – bílá (vzniká bílá sraženina síranu olovnatého) Pastelka 5 – zelená (vzniká hydrogenarsenitan měďnatý, známý jako Scheelova zeleň) Pastelka 6 – modrá (měď přechází na své modré dvojmocné aquakomplexy) Pastelka 7 – fialová (manganatý kation se oxiduje na fialový manganistan)

e) K zjištění druhu titrace nám pomůže zbarvení obsahu titrační baňky, byrety a odměrné baňky se vzorkem. Bezbarvé titrační činidlo napovídá, že nemůže jít o jodometrické stanovení kyseliny askorbové, neb tam se k titraci používá přímo hnědý roztok jodu. Jde tedy o stanovení mědi, což potvrzuje i modrá barva roztoku vzorku. V obou případech se používá bezbarvé titrační činidlo, v chelatometrii to je roztok chelatonu, v jodometrii roztok thiosíranu sodného, jodometrické stanovení mědi se totiž provádí nepřímo. K odhalení této záhady tedy musíme nahlédnout přímo do titrační baňky, v níž plave jakýsi hnědý obsah. Bude to asi ještě neztitrovaný jod, jde tedy o jodometrické stanovení mědi. Malá lahvička se zeleným kapátkem je tedy asi indikační roztok škrobu. f) Je to levačka, neb nalévá šikovnější levou rukou a tu nešikovnější pravou si ve volných chvílích polévá kyselinou dusičnou. Utvrdit nás o tom může i titrační baňka, podvědomě odložená vlevo od byrety. Za každou správnou odpověď 0,25 bodu, celkem tedy maximálně 1,5 bodu.

Pastelka 8 – žlutá (vzniká žlutá sraženina jodidu olovnatého) Pastelka 9 – bezbarvá (krvavě červený thiokyanatanový komplex železitého kationtu po přidání fluoridu přechází na stabilnější bezbarvý fluorokomplex) Za červenou, růžovou a bílou 0,1 bodu, za zbylé barvy 0,2 bodu, celkem tedy maximálně 1,5 bodu. 2. Nyní už víme vše potřebné a můžeme odpovědět na kontrolní otázky. a) Chemička má na rukou žluté skvrny, což se stává vinou kyseliny dusičné, která v podstatě nanitruje kůži. Potřísnění manganistanem draselným vede k hnědým skvrnám, vzniklým oxidací, potřísnění dusičnanem stříbrným dává černé skvrny od vyloučeného stříbra.

3. Nyní si popíšeme veškeré laboratorní náčiní, které se na obrázku objevuje. Na sobě má chemička laboratorní plášť, v pravé ruce drží zkumavku, v levé kádinku. Na laboratorním stole stojí zleva kahan, titrační baňka, byreta s nálevkou, upevněná klemou ve stojanu, lahvička s kapátkem, odměrná baňka, špunt a další kádinka. Na poličce potom stojí zásobní láhev se štítkem, již třetí kádinka, ochranné brýle, bedýnka s prachovnicemi a rukavice. Na zdi je potom připevněna lékárnička. Za každé správně pojmenované náčiní 0,1 bodu, celkem maximálně 1 bod. 4. Chemických hříchů je tu opravdu nespočetně, přesto se je teď pokusíme spočítat.

b) Plášť si chemička potřísnila kyselinou sírovou, která jí do něj udělala pěknou díru!

• Kahan bychom neměli nechávat hořet naprázdno bez dozoru. • Rozpuštěné vlasy poblíž otevřeného ohně nemají moc nadějné vyhlídky na budoucnost.

c) Do kahanu si nešikovná dívka zanesla krystalek chloridu měďnatého, který jej zabarvil nádherně dozelena. V případě lithia by to byl oblíbený karmínově červený plamen, raději snad ani nebudu domýšlet, jak by laboratoř vypadala, kdyby do plamene vhodila krystalek třaskavého azidu olovnatého :-).

• Ochranné brýle na poličce neplní svou funkci zdaleka tak dobře, jako na očích. • Reakci, která dýmí, provádíme zásadně v digestoři, abychom sebe ani své kolegy nenutili dýchat cosi, co dýchat nelze.

d) Ve zkumavce provádí odvážná experimentátorka reakci koncentrované kyseliny sírové s bromidem draselným, v následujících chvílích ji pravděpodobně zadusí hnědý oblak bromu. Následky reakce amoniaku s jodem by byly viditelné až po vyschnutí obsahu zkumavky a iniciaci křivým pohledem (pak bychom byli

73

• Při práci s koncentrovanou kyselinou sírovou si radši nasazujeme rukavice, obzvlášť pokud víme, že polévání se kyselinami je naším denním chlebem.

74

Série 2, řešení

• Zkumavku, v níž probíhá exotermická reakce, nedržíme holou rukou, ale držákem na zkumavky. Nikdy nevíme, jak se směs zahřeje, a ono vylít na sebe horkou koncentrovanou kyselinu sírovou nemusí být úplně nejpříjemnější.


Úloha č. 4: Spanilá jízda periodickým systémem

(15 bodů)

autor: Zbyněk Rohlík A

Hf – b.t. = 2227 °C, homologem je Zr. (Pt a Pd se chemicky moc podobně nechovají.)

B

V – VIVO22+, el. konfigurace kovového iontu d1. (Měď netvoří oxokationty.)

C

W – wolframové bronzy, wolframany vskutku oxidanční účinky nemají

D

• Nálevku v byretě rozhodně nenecháváme během titrace, nebylo by to asi nejpřesnější, doufejme, že na to naše rozpustilé děvče vzpomene, až začne znovu titrovat.

Hs (hassium) nebo 108, Uno – pro studium těkavosti použit izotop (T1/2 = 11,3 s)

E

Tc – izotop 99mTc, zejména ve formě komplexů.

F

Co – hydratovaný CoCl2 je červený, bezvodý modrý

• Odměrnou baňku nezapomínáme zavírat, nechceme, aby se nám z ní cokoli odpařovalo.

G

Ag – jako báze, k oxidaci, Tollensovo činidlo

H

Tl

• Štítek na zásobní lahvi je určen k jejímu popisu a ne k dekoraci. Nepřeceňujme svou paměť! • Nejsme-li prasátka, umístíme pod byretu vždy nějakou kádinku, obzvlášť když odkapává.

• V laboratoři nikdy nejíme ani nepijeme a také se rozhodně vyhýbáme používání laboratorního nádobí k přípravě čaje. Každý si určitě představí nějaký červený roztok, jehož vypití by mělo daleko zajímavější následky než vypití čaje. • Práci v laboratoři se snažíme smysluplně organizovat a netěkáme od jednoho k druhému (např. od nedokončené titrace k nechtěné výrobě bromu), při takovéto nesoustředěnosti vzniká nejvíce nehod. • Lékárničku rozhodně nezamykáme, ale to byl spíš vtípek, to doufám nikdo nedělá :-). • A nikdy nic nečmáráme na okraj stolu, i kdyby to mělo být třeba © Jiří Kysilka :-).

75

Hs

CH Sb – dávivý vinný kámen – vínan antimonylo-draselný I

Ga – b.t. = 29,8 °C, b.v. = 2403 °C, teploměry z křemenného skla do cca 1100 °C. (Vyskytlo se i řešení Tl a Si ve smyslu polovodičových termočlánků, osobně to nepovažuji za náplň.)

J

Pt – věřte nebo ne, v Rusku je možné všechno (ruble a střelivo), Španělé a Portugalci zatěžovali lodě platinou z Ameriky, a pak ji sypali do Středozemního moře.

Z Ni a Cr se podle mého nedělala závaží, kulky taky ne. O olověných mincích nevím, ale soudím, že cílem státu je přeci jenom poněkud tvrdší měna… K

Ru – Ruthenia je Rusko, K. K. Klaus, 1844. Častá odpověď „Ga“ ztroskotává na tom dvojmocenství

L

Ni – Ludwig Mond vynalezl způsob čištění Ni od Fe, Ni reaguje za chladu s CO a tvoří Ni(CO)4, ten se oddestiluje (b.v. cca 40 °C) a rozloží. Uhlík jsem jako odpověď toleroval (0 bodů)

M

Cd – CdII

N

Pb – uhličitan (olovnatá běloba), chroman (chromová žluť), suřík (minium, Pb3O4)

O

Te – tellus = Země

P

Cl

Za každý smysluplný prohřešek 0,2 bodu, celkem maximálně 2 body. Otázka 1 – 1,5 bodu, 2 – 1,5 bodu, 3 – 1 bod a 4 – 2 body. Celkem 6 bodů.

269

76

Série 2, řešení

Q


As – např. Salvarsan (proti kapavce), svinibrodská zeleň, Lewisit


S – homo – stejný, katena – řetěz, homokatenace je vytváření dlouhých stejnoprvkových řetězců. Síra je v této schopnosti hned po uhlíku.

autor: Richard Chudoba, Zbyněk Rohlík

S

Kr – KrF2

T

F – OsF7, AuF5, PtF6, SbF5 atd.

1. První řetězové štěpení provedl Enrico Fermi 2. prosince 1942 na univerzitě v Chicagu. Svou „atomovou hromádku“ vytvořil ve squashových kurtech.

U

P – bílý, černý, červený, hnědý, fialový…

V

Br – 79Br (50,37 %) a 81Br (49,43 %)

W

Na – zkuste si dát NaCl do plamene, obě čáry ve žluté oblasti spektra uvidíte.

X

Sr či Sc

Y

Sc či Sr

Z

C

R

Za prvky A až W po 0,5 bodu, za prvky X, Y a Z po 1 bodu. Celkem 15 bodů. Za neurčený nebo špatně určený prvek odpovídající chemickému popisu 0 bodů, za špatně určený prvek jsoucí v rozporu s chemickým popisem –0,25 bodu. V případě, že je celkový počet bodů záporný, bere se jako nula.

(17 bodů)

Dejme látce tvar!

Prví termonukleární bomba vybuchla krátce po svítání 1. listopadu 1952. Zkoušku s „Mikem“, jak pumě přezdívali, provedli Američané na Marshallových ostrovech, konkrét-ně na atolu Enewetak. Poznámka: Fotografie byla pořízena U.S. Department of Energy. Jaderná puma pracuje na principu jaderného štěpení, kdežto termonukleární na principu jaderné fúze. Za 2. světové války byly vyvinuty pouze jaderné zbraně.

Za správné datum nebo místo po 0,2 bodech. Celkem 0,8 bodu. 2. Řešení je přehledně shrnuto do tabulky 1. Tabulka 1. Energetické bilance reakcí

spálení štěpení fúze anihilace 5 10 11 –1,42.10 –7,11.10 –6,15.10 –1,80.1014 (–8,99.1013) Energie [J] 1,58.10−9 7,91.10−4 6,84.10−3 1 Část energie [1] 5 6 9 5,01.10 4,33.10 1,27.10 (6,34.108) Spálení vodíku [g] 1 Poznámka: Na rozdíl od ostatních případů se anihilace účastní 2 g látky. Abychom mohli srovnávat, jsou čísla v závorce přepočtena na 1 g látky jako v dalších sloupcích.

Energii uvolněnou spálením vodíku spočteme přímo ze slučovací entalpie kapalné vody (1). (1) ΔE = m/M.ΔfH(H2O) • U dalších reakcí vyjdeme z notorického vztahu (2), kterým Einstein svázal hmotu a energii. (2) E = m.c2 Označme relativní hmotnostní deficit jako ΔAr. Pro celkový úbytek hmoty při jaderném štěpení platí vztah (3) a pro celkový úbytek energie potom (4). 77

78

Série 2, řešení

Δm = N.ΔAr.mu = m/(Ar(U).mu).ΔAr.mu = m.ΔAr/Ar(U) 2

2

ΔE = Δm.c = m.ΔAr/Ar(U).c

ΔE = 1.10−3.(–0,1860641/235,0439231).2997924582 = –7,11.1010 J

(3)

P = W/t

(4)

Protože přeměna vody v páru probíhá za konstantního tlaku, odpovídá dodané teplo změně entalpie. Všimněte si, že standardní entalpie byly definovány při teplotě 298 K. Proto musíme provést jednoduchý trik, abychom spočítali celkovou změnu entalpie. S výhodou využijeme skutečnosti, že entalpie je stavová funkce. Vodu nejprve ochladíme z 473 K právě na 298 K, vypaříme ji a vzniklou páru ohřejeme na konečnou teplotu 808 K (13). Změny molární entalpie po jednotlivých krocích se dají zapsat rovnicí (14). Výsledná entalpie, a tedy i teplo, je pak úměrná počtu molů vody (16).

(5)

• Nejprve si zapíšeme sumární rovnici termojaderné fúze (6) (zanedbávané částice neuvádím). Spočteme relativní hmotnostní úbytek a dosadíme jej do rovnice (7), která je podobná výrazu (4). 4 1H → 4He + 2 e+ 2

(6) 2

ΔE = Δm.c = m.ΔAr/(4.Ar(H)).c 11

ΔE = –6,15.10 J


(7)

H2O: (l, 473 K) → (l, 298 K) → (g, 298 K) → (g, 808 K)

(8)

ΔHm = Cp(l) [298–473] K + [ΔfH(g) – ΔfH(l)] + Cp(g) [808–298] K(14)

• Při anihilaci se veškerá látka přemění na energii. Hmotnostní úbytek činí v našem případě 2 g. ΔE = –1,79.1014 J

(12)

ΔHm = 4,796.104 J Q' = ΔH = n.ΔHm = m/M.ΔHm

(9)

Energie uvolněná spalováním 0,8 bodu, štěpením 0,8 bodu, fúzí 0,8 bodu a anihalicí 0,4 bodu. Sestavení souhrnné rovnice termojaderné fúze 0,4 bodu. Celkem 3,2 bodu.

12

Q' = 1,745.10 J

Všimněte si, že termonukleární fúzí se uvolní přibližně 1 % a jaderným štěpení 1 ‰ z celkové energie skryté v hmotě. Za určení celkové energie skryté v hmotě 0,4 bodu. Za podíl uvolněné energie po 0,05 bodu, za množství vodíku po 0,1 bodu. Celkem 1 bod. Otázka 1 – 0,8 bodu, 2 – 3,2 bodu a 3 – 1 bod. Za tuto část celkem 5 bodů.

(15) (16) (17)

Z výsledku (17) a vztahů (10), (11) a (12) již snadno dospějeme ke správnému řešení (19). Nesmíme však opominout, že 1 hodina = 3600 sekund.

3. Řešení je shrnuto do tabulky 1. Celkové množství energie skryté v hmotě je vyjádřeno rovnicí (2). Odpovědí na otázku je pak podíl uvolněné energie ku této celkové energii. Množství energie uvolněné z jednoho gramu vodíku spálením jsme spočetli vztahem (5). Další postup správného výpočtu je již nasnadě.

(13)

η = η' Pt/Q'

(18)

η = 0,363

(19)

Účinnost elektrárny je 36,3 %. Za použitelný princip výpočtu 0,5 bodu, za správné použití fyzikálních vztahů 1 bod, za entalpii přeměny vody v páru 1 bod. Za správný výsledek 0,5 bodu. Celkem 3 body. 2. Nejvyšší možná účinnost cyklicky pracujícího tepelného stroje je dána vztahem (20). Teplota chladiče Tc je v našem případě 473 K a ohřívače Th 808 K. Celková maximální účinnost je pak ještě snížena nedokonalostí kotle (22).


η'max = (Th–Tc)/Th

(20)

1. Účinnost elektrárny se chápe jako podíl získané elektrické energie W ku dodanému teplu Q (10). Účinností kotle se myslí podíl tepla Q' použitého k ohřevu páry a tepla Q získaného spálením uhlí (11). Výkon turbíny je pak definován jako práce získaná za jednotku času (12).

η'max = 0,415

(21)

ηmax = η'η'max

(22)

ηmax = 0,365

(23)

η = W/Q

(10)

η' = Q'/Q

(11) 79

Teoretická účinnost takto konstruované elektrárny je 36,5 %.

80

Série 2, řešení

Za určení teploty chladiče a ohřívače po 0,3 bodu, za vztah pro účinnost stroje 0,4 bodu, za správný výsledek 0,5 bodu. Celkem 1,5 bodu. 3. V chladiči i kotli probíhají nevratné děje, protože teplo přechází z teplejšího tělesa na chladnější. Entropie všehomíra se proto zvyšuje. Za určení děje 0,1 bodu, za zdůvodnění 0,3 bodu a za změnu entropie 0,2 bodu. Celkem 0,6 bodu. 4. Nejprve si vyjádříme standardní spalnou entalpii uhlíku z entalpií slučovacích (24). Změnu entalpie v závislosti na teplotě můžeme v tomto případě zanedbat. Celkové teplo, které elektrárna spotřebuje za hodinu provozu ve špičce, plyne z (11) a (17). Nezapomeňme, že elektrárnu tvoří 4 bloky! Množství oxidu uhličitého vyprodukované elektrárnou vyjadřuje vztah (25). ΔcH(C, s) = ΔfH(CO2, g)

(24)

n = 4.Q'/(η'.ΔcH(C, s))

(25)

8

n = 2,02.10 mol, m = 887 t

(26)



1. Při hoření organických látek vznikají radikály s nespárovaným elektronem. Tak je způsobena modrá barva plamene. Oranžová barva vzniká při nedokonalém spalování, kdy plamen obsahuje částečky uhlíku (saze) rozžhavené do oranžového žáru. Intenzita zabarvení je mnohem silnější, takže modrou barvu nelze pozorovat. Přítomnost sodných iontů bude mít také svůj vliv, ale ta by se nedala použít např. pro zdůvodnění barvy svítivé části plamene kahanu. Za zdůvodnění každé barvy po 0,5 bodu. Pokud byl za původce oranžové barvy označen jen sodík tak nejvýše 0,2 bodu. Celkem 1 bod. 2. Jedná se o borax. Oranžová barva je důkazem přítomnosti sodného kationtu. Estery nižších alkoholů s kyselinou boritou barví jazyky plamene dozelena. Dokázali jsme tak přítomnost boritanového aniontu. Ze solí, které by přicházely v úvahu, je nejběžnější právě borax. Za kation 0,1 bodu, za anion 0,3 bodu, za sůl 0,3 bodu. Celkem 0,6 bodu.

Elektrárna vyprodukuje za hodinu provozu ve špičce 887 t oxidu uhličitého.

3. Lze použít dusičnan strontnatý nebo lithný (červená), sodný nebo vápenatý (jasně oranžová, cihlově oranžová), barnatý (zelená) a draselný (fialová).

Za spalnou entalpii 0,2 bodu, za výsledek 0,4 bodu. Celkem 0,6 bodu. 5. Nejprve spočteme standardní spalnou entalpii glukózy (27). Zbytek je zřejmý. ΔcH(glu, s) = 6.ΔfH(CO2, g) + 6.ΔfH(H2O, l) – 6.ΔfH(glu, s) n = 3,20.101 mol, m = 1,41 kg

Za každou barvu po 0,1 bodu. Celkem 0,4 bodu.

(27) (28)

Člověk za den vyprodukuje 1,41 kg oxidu uhličitého. Za spalnou entalpii 0,4 bodu, za výsledek 0,4 bodu. Celkem 0,8 bodu. 6. Aby člověk vydýchal stejné množství oxidu, jako spotřebuje tepelná elektrárna za hodinu ve špičce, musel by žít 1720 let. Otázka 1 – 3 bod, 2 – 1,5 bodu, 3 – 0,6 bodu, 4 – 0,6 bodu, 5 – 0,8 bodu a 6 – 0,5 bodu. Za tuto část celkem 7 bodů.

81

Otázka 1 – 1 bod, 2 – 0,6 bodu a 3 – 0,4 bodu. Za tuto část celkem 2 body. Platónské těleso

1. Tetraedr má čtyři vrcholy, šest hran a čtyři stěny. Každá rovina souměrnosti je určena dvěma vrcholy a středem hrany mimoběžné se spojnicí oněch vrcholů. Počet rovin souměrnost proto odpovídá počtu dvojic vrcholů, resp. počtu hran, tedy šesti. Za počet vrcholů, hran a stěn po 0,05 bodu, za počet rovin souměrnosti 0,25 bodu. Celkem 0,4 bodu. 2. Poměr poloměru koule vepsané ku poloměru koule dutinotvorné je přibližně 0,225. Nejelegantnější řešení vede přes rozbor řezu čtyřstěnu rovinou souměrnosti (obrázek 1). Pro názornost je čtyřstěn nakreslen v krychli.

82

Série 2, řešení


Řešení 3. série Úloha č. 1: Křížovka

(10 bodů)

autor: Pavla Spáčilová 1

J

A B

2

E

G L Y C

3 4

L

F P

Č N Á I

N

T A L O V Á

Y R O H R O Z N O V Á

5

S

K O Ř

I

C O V Á

6

M A N D L O V Á

7

P

E

L A R G O N O V Á

8

P

I

K R O V Á

9

O C

T O V Á

10

K Y A N U R O V Á

11

Š

12

Ť A V E

L O V Á

M R A V E N Č

Í

Obrázek 1. Řez čtyřstěnu rovinou souměrnosti OH

Za postup 1 bod, za výsledek 0,2 bodu. Celkem 1,2 bodu.

COOH

3. Rozdíly jsou způsobeny odlišnou velikostí diskutovaných kationtů – kolem větších kationtů (Na+ a Mg2+) se vejde více vazebných partnerů, uvažujeme-li srovnatelně velké ligandy. 4. a) b)

kys. 2-hydroxybutandiová

HOOC

H2N-CH2COOH

Jedná se o křemík Si.

kys. 2-aminoethanová

COOH

Strukturním vzorcem je MO2, potažmo SiO2.

kys. benzen-1,2-dikarboxylová

c) Ano, chirální objekt lze sestavit např. z řetězce stočeného do šroubovice nebo z fragmentu 3D-sítě.

COOH

CH3COCOOH

Každá odpověď po 0,3 bodu. Celkem 0,9 bodu. Otázka 1 – 0,4 bodu, 2 – 1,2 bodu, 3 – 0,5 bodu a 4 – 0,9 bodu. Za tuto část celkem 3 body.

83

84

kys. 2-oxopropanová

Série 3, řešení H


Úloha č. 2: Bolivijské Argentum COOH

kys. E-3-fenylprop-2-enová

(E)

1. Zde já, Karel Berka, podávám zprávu o Argentu jakémsi. Z rovnic lze usuzovati na následující:

H HO

Ag2S (ruda sirná s argentem) + 2NaCl (sůl skalní) → 2AgCl + Na2S

COOH

2AgCl + 2Hg (amalgama argenti)

kys. 2-fenyl-2-hydroxyethanová

→ Hg2Cl2

(hydrargyrum chloratum oxydulatum)

AgCl – chlorid stříbrný Hg – rtuť Hg2Cl2 – chlorid rtuťný (kalomel)

+ 2Ag (Hg)

Ag (Hg) stříbrný amalgám

2. Vezmeme-li v úvahu, že bylo vyrobeno 10 000 t Ag, pak n(Ag) = m(Ag) / M(Ag) tedy 1010/107,868 = 9,27.107 molů Ag. U poslední reakce vidíme, že je potřeba 1 mol Hg na 1 mol Ag. Přeneseno zpět k našim číslíčkům je to 9,27.107 molů Hg. Odtud snadno spočteme spotřebu rtuti m(Hg) = n(Hg).M(Hg) = 9,27.107.200,59 = 18 596 t Hg. Tolik rtuti je třeba k zisku 10 000 t Ag, tj. dařilo se recyklovat zhruba 8 600 t Hg.

OH NO2

2,4,6-trinitrofenol

První krok recyklace je vlastně už samo rozdělení amalgámu kupelací na rtuť a stříbro. Ten sám by ale nestačil, protože velké množství rtuti padne na tvorbu kalomelu. Z kalomelu lze dostat rtuť dvěma disproporciačními cestami: • buď sublimací kalomelu, kdy vzniká chlorid rtuťnatý (sublimát) a rtuť

NO2

kys. ethanová

CH3COOH

Hg2Cl2 → HgCl2 + Hg

OH

N

(kov tekoucí)

Ag2S – sulfid stříbrný NaCl – chlorid sodný Na2S – sulfid sodný

kys. nonanová

CH3(CH2)7COOH

O2N

(6 bodů)

autor: Karel Berka

• nebo disproporcionací s pomocí S2-, OH-, CN-, NH3, acetylacetonu a jiných, kdy místo sublimátu vznikají složitější produkty, např. při použití amoniaku (azanu):

1,3,5-triazin-2,4,6-triol

N

Hg2Cl2 +NH3 → Hg + [Hg(NH3)2Cl2] HO

N

Zajímavý je z tohoto hlediska onen amoniak, který zřejmě vznikal hydrolýzou močoviny. Hlavně ale ruda dozajista obsahovala i žilky a žíly čistého stříbra, takže recyklace možná nebyla nutná.

OH

HOOC-COOH

kys. ethandiová

HCOOH

kys. methanová

3. Muly a obsluha nemohli vydržet příliš mnoho (a také nevydrželi), posuďte sami:

Triviální název 0,25 bodu, systematický název 0,25 bodu, vzorec 0,25 bodu a tajenka 1 bod. Celkem 10 bodů.

85

Již atomární rtuť je zdrojem otrav, zvláště při inhalační expozici parami. Dobře se vstřebává i kůží. Takže pokud se v ní nevolníci a muly čvachtali, tak jim moc dobře nebylo. Je zvláštní, že spolknutí rtuti tak závažné není, neboť se v zažívacím traktu příliš nevstřebává. Lokálně soli rtuti leptají a dráždí. 86

Série 3, řešení

Rozpustné sloučeniny rtuti jsou prudce jedovaté. Jsou nefrotoxické (ledviny) a neurotoxické (nervy). Akutními projevy jsou pálení v ústech, slinění, bolesti břicha, krvavé průjmy. Postupně zduří slinné žlázy a začne zánět ústní sliznice. Při chronickém působení a kumulaci rumělky (Hg2S) ji organismus postupně přeměňuje na podstatně toxičtější mňamky, zvláště organokovového rázu. Chronická expozice rtuti a jejích sloučenin je doprovázena tvorbou šedého lemu kolem zubních krčků a zuby vypadávají a vypadávají. No nic, nechal jsem se unést. Další příznaky jsou poškození ledvin, omezení močení, uremie, smrt (nelze-li ledviny nahradit). Kromě ledvin je napadena i nervová soustava. K jejímu poškozování dochází zdánlivě bez viditelných příčin a až po určité době. Nejprve je zasažena mozková kůra, zhoršuje se schopnost soustředění, roste zapomnětlivost (cože jsem to měl napsat? Aha, řešení!), dostavuje se pocit únavy, slabosti a nemohoucnosti. Pak nastoupí stadium třesu končetin, někdy i očních víček, rtů a jazyka. Typicky se otrava projevuje spavostí a ovlivňuje i písmo. Postižený napíše několik slov zřetelně, postupně jsou méně čitelná, až nečitelná. Někdy přistupují i poruchy hmatu, sluchu a rovnováhy. 4. Tím Královstvím, nad nímž Slunce nezapadalo, bylo Španělsko, neboť se mezi jeho državy počítala nejen Bolívie, ale i Filipíny. Jeho centrem byl Pyrenejský poloostrov a hlavním městem Madrid. Otázka 1 – 2 body. 2 – 1,5 bodu, 3 – 2 body a 4 – 0,5 bodu. Celkem 6 bodů.


Úloha č. 3: Ústa

(10 bodů)

autor: Helena Handrková Lingvistická poznámka: Ve spisovné češtině je trend nahrazovat v přejatých termínech „s“ písmenem „z“ tam, kde se takto čte. V zadání této úlohy jsem se k tomu přiklonila proto, abych zjistila, zda si na to zvyknu také. Nicméně nestalo se tak, a proto se vracím ke starému pravopisu, u kterého už zůstanu. Příznivci „z“ nechť mě omluví. A) Vnímání chuti

1. Slaná chuť: chloridový anion, kyselá: oxoniový kation (H3O+). Sladká chuť: residuum -CH(OH)-CH(OH)- neboli vicinální diol. Škrob je nerozpustný – látky musí být roztoku, aby mohly podráždit chuťové receptory. Lehce slané mohou být i některé další ionty, ale ne TAK slané, jako chlorid. Podobně existuje více látek s nasládlou chutí, uvádí se např. Be2+, ale jedná se spíš o mimiku (OH skupiny hydratačního obalu). Za slanou a kyselou chuť po 0,3 bodu, za sladkou 0,5 bodu a za vysvětlení, proč není škrob sladký 0,3 bodu. Celkem 1,4 bodu. 2. Sensorická analysa potravin – např.degustace vín. (Pověstný kanárek v klícce umístěné v laboratoři, aby pracovníci poznali, zda ve vzduchu nejsou škodliviny, není považován za správnou odpověď.) 3. Spolu s chuťovými pohárky se na vytváření chuťového vjemu podílí čichové buňky na sliznici nosu. V mozku jsou signály z obou typů receptorů vyhodnocovány společně. Sliznice nosu je vlivem virové infekce poněkud oteklá a vylučuje hlen, není proto divu, že se vonné látky nedostanou ke svým receptorům. Otázka 1 – 1,4 bodu, 2 – 0,4 bodu a 3 – 0,2 bodu. Celkem 2 body. B) Sliny

1. Současný název enzymu X: slinná amylasa (α-amylasa), dříve ptyalin. 2. Hydrolysa. Štěpení O-glykosidické (1→4 α-D) vazby v polysacharidech za vzniku oligosacharidů různé velikosti. 3. Graf znázorňující pH v ústech jako funkci času je uveden již v zadání úlohy dostupném na Internetu. V reklamě je křivka použita jako trik – působí odborně (na laiky) a měřítko je voleno tak, aby se pokles pH jevil dramatickým až hrozivým. 87

88

Série 3, řešení


4. Jako pufry působí především bílkoviny. Jejich postranní skupiny mohou mít charakter slabé kyseliny (Asp, Glu), nebo báze (His, Arg). V úzké oblasti pH kolem 7 pracují jako pufry, při větších změnách pH dochází k denaturaci proteinu a ztrátě jeho funkce (nejen pufrační). Dále se jako pufry chovají směsi slabých kyselin (uhličité, fosforečné, …) s jejich solí.

5. Enolasa. Enzym, který bakterie nezbytně potřebuje k životu. Lidská enolasa je rovněž inhibována fluoridem. Toxická dávka je však o několik řádů vyšší než množství, kterému je člověk vystaven při čištění zubů. Otrava prostým vstřebáním fluoridu ze zubní pasty při nadměrném čištění zubů nebyla popsána.

5. Virus HIV je chráněn ochranným obalem – kapsidem, který je v ústech rozštěpen enzymem lysozymem. Salmonella patří mezi gramnegativní bakterie a látky obsažené ve slinách její buněčnou stěnu nenapadají.

Otázka 1 – 0,6 bodu, 2 – 0,6 bodu, 3 – 0,4 bodu, 4 – 1 bodu a 5 – 0,6 bodu. Celkem 3,2 bodu. D) Zuby, pohroma huby

Otázka 1 – 0,4 bodu, 2 – 0,8 bodu, 3 – 0,2 bodu, 4 – 0,6 bodu a 5 – 1 bod. Celkem 3 body.

1. Jára (da) Cimrman, hra Švestka.

C) Ústní mikroflora

2. Ocel: + dobře kouše a je odolná, – má vysokou hmotnost a ocelový úsměv nepůsobí příliš vlídně.

1. Kyselina mléčná.

Hliník: + o poznání lehčí než ocel, docela dobře kouše, – menší odolnost, má vlastní specifickou chuť, uvolňuje toxické ionty hlinité.

OH H3C

Sádra: + výborné estetické vlastnosti, je levná, – malá trvanlivost (v ústech se záhy rozpadá na sádrovou kaši), nevhodná k rozmělňování potravy.

COOH

2. Nejsprávnější by byla odpověď, že vzhledem k přítomnosti různých pufračních systémů v ústech se jen ze znalosti pH koncentrace kys. mléčné (v ústech) spočítat nedá. Použití běžných vzorců pro pH slabé kyseliny (v kádince) vede proto k velice nízkým koncentracím. Uvádím nejjednodušší vzorec, který navíc nezohledňuje autoprotolysu vody: pH = 0,5*(pK – log c), kde c je molární koncentrace kyseliny. Po úpravě dostaneme (pK – 2*pH) = log c odkud po odlogaritmování získáme hledanou koncentraci. pK= –log K = 3,860 a pH = 5,5 ,dostáváme log c = –7,140, tedy c = 72,4 nM. 3. Slouží k vytvoření vhodného prostředí pro růst bakterie a také jako jejich zásobní látka. V ústech nejsou přítomny enzymy, které by jej štěpily. 4. Doba replikace 1 chromosomu je t = (10 000 000/2*1000) = 5000s, začíná totiž z jednoho bodu a probíhá na obou vláknech. Za čas 2*t začne další replikace. Za dobu (n*2t) se 1 jedinec namnoží na 2exp(n) jedinců. (n*2t) = = 6 h = 21 600 s, tedy n = 2,16. Bakterie se stihne tedy rozmnožit na pouhé 4 jedince. Poznámka: Velikost bakteriálního genomu se mezi jednotlivými druhy řádově liší, kolísá však kolem milionu, nikoliv miliardy párů basí, jak je uvedeno chybně v zadání. Konkrétně Streptococcus pneumoniae má 2 200 000 bp, takže by se za daných podmínek namnožil 1024*. Odhad času stráveného mezi dvěma děleními byl patrně také dost nadsazený, a tak např., pokud by replikace následovaly ihned po sobě, došlo by ke 1 048 576* zmnožení. Tento příklad měl být pouze ilustrativní.

89

3. Hydroxyapatit, mění se na (ještě méně rozpustný) fluorapatit. Otázka 1 – 0,3 bodu, 2 – 0,3 bodu a 3 – 0,6 bodu. Celkem 1,2 bodu. E) Líbání

+ Uvolňování endorfinů (tzv. „hormonů štěstí“) do krve, zapojení jemného svalstva rtů a jazyka, příznivý vliv na imunitní systém (organismus přichází do kontaktu s cizími látkami či patogeny, ovšem v malé koncentraci. Nevyvolají onemocnění, ale působí spíš jako očkování), prokazatelný účinek proti zubnímu kazu (sliny pomáhají udržovat pH neutrální, pak je tu i nepřímý efekt). Příznivě ovlivňuje i oběhový systém… Organismus je obohacen smyslovými vjemy, líbání může také sloužit k přípravě obou jedinců na rozmnožování (začnou se vylučovat pohlavní hormony a projevují se další sekundární změny). Mezi matkou a potomkem je líbání důležité hlavně k posílení citového vztahu a kvůli vlivu na imunitní systém. – Možnost přenosu nemocí. Za tuto část 0,6 bodu. Část A – 2 body, B – 3 body, C – 3,2 bodu, D – 1,2 bodu a E – 0,6 bodu. Celkem 10 bodů

90

Série 3, řešení

Úloha č. 4: Princip palčivé chuti

(18 bodů)

autor: Jiří Kysilka, Pavel Řezanka A) Pepa

1. Pepa (pro důvěrné známé piperin) je amidem piperidinu a kyseliny piperinové, alias pepové, na které je hydrolyticky rozkládán. Kyselina piperinová při další hydrolýze uvolňuje formaldehyd, což je způsobeno tím, že dvě sousední hydroxylové skupiny ve struktuře této látky obsahují navázaný formaldehyd ve formě acetalu. Látka A tedy obsahuje sousední volné hydroxylové skupiny, které jsou navázány přímo na aromatickém jádře. Tomu nasvědčuje pozitivní reakce s chloridem železitým, která dokazuje fenolické skupiny. Látka A tedy obsahuje i aromatické jádro. Ozonolýzou dokazujeme polohu dvojných vazeb. Vznikají nejprve nestálé ozonidy, které se redukcí štěpí na odpovídající aldehydy či ketony. Z uvedených informací vyplývá, že látka C je kyselina 2-oxoethanová a látka D je ethandial. Z informací, uvedených o látce B, jednoznačně vyplývá, že jde o 3,4-dihydroxybenzaldehyd. Na přítomnost aldehydické skupiny ukazují redukční účinky (pozitivní reakce s Fehlingovým a Tollensovým činidlem), na přítomnost dvou hydroxyskupin v ortho-poloze ukazují jednak vlastnosti látky A (látka B je jejím štěpem), tj. odštěpování acetalového formaldehydu, jednak reakce s chloridem železitým. N N H

O

O

kyselina piperinová

piperidin

piperin HO

COOH

O

COOH

HO

CHO OHC

A

HO

HO

B

COOH

C

OHC

CHO

D

OH HO

CHO

var

acetaldehyd HO

B NaOH / HCl

HO

CHO

acetaldehyd

HO

F

E

NaOH / HCl OH

HO

CHO

HO

CHO

var

HO

oxidace

HO

G

Popsaná reakce látky B s acetaldehydem v prostředí sodného louhu je vlastně dvojnásobnou aldolovou kondenzací látky B a s acetaldehydem. Vzniká tak nenasycený konjugovaný aldehyd H, který oxidací přechází na kyselinu – látku A. Při její kysele katalyzované reakci s formaldehydem dochází k acetalizaci formaldehydu, takže vzniká původní kyselina piperinová. Za vzorec Pepy (piperinu) 1 bod, za vzorec piperidinu a látek C, D 0,2 bodu, za zbylé látky 0,4 bodu. Celkem tedy max. 4,4 bodu. 2. Ozonolýza se v ideálním případě používá pro zjištění polohy izolovaných dvojných vazeb. V případě konjugovaného systému neprobíhá tak ideálně a vzniká celá řada produktů, které bychom bez uvažování konjugace dvojných vazeb nezískali. Benzenové jádro je díky své aromaticitě vůči ozonolýze znatelně odolnější, než zbytek molekuly, avšak i ono se bude pod vlivem ozonu jistě z části štěpit na menší fragmenty. Za vysvětlení, zmiňující nejednoznačnost ozonolýzy na konjugovaném systému dvojných vazeb a aromatickém jádře maximálně 1,8 bodu, za ostatní rozumná vysvětlení podle úvahy méně. Otázka 1 – 4,4 bod a 2 – 1,8 bodu. Celkem 6,2 bodu. B) Kepa

1. Kepa (vlastním jménem kapsaicin) je amidem kyseliny (E)-8-methyl-6-nonenové (látka 2) a 4-hydroxy-3-methoxy-1-aminomethylbenzenu (látka 3). Vzhledem k tomu, že hydrolýza probíhala v prostředí chlorovodíku, neuvolnil se volný amin, ale jeho hydrochlorid (látka 1). Ten samozřejmě po neutralizaci hydroxidem sodným dává volný amin (látka 3). Jeho strukturu můžeme zjistit pomocí reakcí vanilinu. Oxidací vanilinu přechází aldehydová skupina na karboxylovou, která po reakci s thionylchloridem přechází ve svůj chlorid, na který stačí zapůsobit amoniakem, abychom získali amid. Amid je potom redukován silným redukčním činidlem (lithium-aluminium hydrid) na amin (látka 3). Reakce látky 2 s vodíkem, manganistanem i bromem dokazují dvojnou vazbu, přičemž vzniklé produkty zároveň dokazují její polohu.

O

O


A

K tomu, abychom z látky 3 a látky 2 (tedy z kyseliny a aminu, vzniklých hydrolýzou) získali zpět kapsaicin, je nejprve třeba kyselinu převést na její chlorid (látka 7), což provádíme opět za pomoci thionylchloridu. Chlorid kyseliny potom reaguje s aminem za vzniku kapsaicinu.

H

91

92

Série 3, řešení

OH

OH

OH

O

OMe

OMe

C) Palčivá chuť

O

OMe OH

Cl

O CH2NH2

CH2NH3+ Cl

N H

2

1

OH

OMe

oxidace

CHO

vanilin

OH

OH

OH OMe

7

3

kapsaicin

OMe

SOCl2

COOH

COCl

4

5

OMe

NH3

Li(AlH4)

3 CONH2

6

Za vzorec Kepy (kapsaicinu) 1 bod, za vzorce zbylých látek 0,4 bodu, celkem tedy max. 3,8 bodu. 2. Konfigurace produktů při reakci látky 2 s manganistanem a s bromem jednoznačně určuje konfiguraci původní kyseliny (látka 2), která je E-izomerem. Konfigurace E vyplývá z konfigurací vzniklých produktů. Reakce s manganistanem, podobně jako reakce s oxidem osmičelým, je cis-adicí, což znamená, že obě hydroxyskupiny jsou umístěny na stejnou stranu dvojné vazby. Je to způsobeno tím, že během reakce vzniká cyklický meziprodukt. Ostatní adice většinou probíhají trans-mechanismem, protože umístění adovaných atomů na opačné strany dvojné vazby je výhodnější. Proto při reakci s bromem vznikly produkty konfigurované odlišně než při reakci s manganistanem. O O H

OH

H CH3

OH

Část A – 6,2 bodu, B – 6,8 bodu a C – 5 bodů. Celkem 18 bodů.

OH OH

H 3C

H

H

CH3

CH3

6S,7S-konfigurace

E-konfigurace

Za naprosto správné vysvětlení, kterému nic nechybělo, 5 bodů, ostatní odpovědi bodově odstupňovány podle toho, jak hodně se přiblížily skutečnosti.

H

OH

OH

H 3C

1. Jelikož piperidin nemá ostrou chuť a jelikož látky I, II a III ostré jsou, je vyloučeno, aby ostrá chuť závisela na piperidinovém systému. Za palčivost nebude odpovědná ani methylendioxidová skupina, neboť kyselina piperinová ani látka VI palčivé nejsou. Vzhledem k nepalčivosti látek 1 a 3 je též nepravděpodobné, že by palčivou chuť zapříčiňovala fenolická skupina, methoxylová skupina či jejich kombinace. Vzhledem k tomu, že látky II a III (a ostatně i kapsaicin) jsou palčivé, naopak nebude za palčivost odpovědný konjugovaný systém dvojných vazeb, vycházející z jádra. Vzhledem k nepalčivosti látky V nestačí k vyvolání palčivosti pouhá přítomnost amidové skupiny a vzhledem k nepalčivosti látky VI je vidět, že k vyvolání palčivosti nestačí ani pouhá společná přítomnost amidové skupiny a aromatického jádra. Ze všech pozorování vyplývá, že za palčivou chuť je odpovědný systém, obsahující amidickou skupinu, vázanou čtyřmi uhlíkovými atomy na benzenové jádro, případně na jiný nenasycený systém.

O OH

H H 3C


6R,7R-konfigurace

O O

Br

Br

H OH

H3C Br

OH

H

CH3

6S, 7R-konfigurace

Br

6R,7S-konfigurace

Za určení E konfigurace 1 bod, za naznačení mechanismu adicí po 0,5 bodu, za každý ze vzorců, z nějž je patrno prostorové rozložení 0,25 bodu, celkem tedy max. 3 body. Otázka 1 – 3,8 bodu a 2 – 3 body. Celkem 6,8 bodu.

93

94

Série 3, řešení

Úloha č. 5: Aristotelovy živly: Vzduch


Ještě zapišme vztahy platící pro parciální tlak vodní páry přes den (5) a v noci

(20 bodů)

(6).

autor: Richard Chudoba, Zbyněk Rohlík Dejme látce tvar!

(nD / n) p = pD

(5)

Z Clausiovy-Clapeyronovy rovnice (1) určíme tlak syté páry při teplotě 30 °C a 17 °C. Pro zadané číselné hodnoty vychází p'30 = 4253 Pa a p'17 = 1944 Pa.

nN p = pN n − nV

(6)

ln

p1 ΔH vap = p2 R

⎛1 1 ⎜⎜ − ⎝ T1 T2

⎞ ⎟⎟ ⎠

(1)

Rovnice (3) až (6) tvoří soustavu čtyř rovnic o čtyřech neznámých. Substituční metodou se snadno dobereme k počtu molů spadlé rosy nV

Relativní vlhkost φ vyjadřuje, z jaké části je vzduch vodní parou nasycen. Skutečný tlak vodní páry p přes den proto spočteme jako p = φp'30

(2)

Při 40% vlhkosti bude tlak vodní páry přes den 1701 Pa, což je méně než 1944 Pa. Po ochlazení tak nebude tlak vodní páry dosahovat tlaku syté páry p'17, a ke kondenzaci proto nedojde – žádná rosa nespadne.

nV =

pD = φp'30 = 3402 Pa pN = p'17 = 1944 Pa Nejlépe je si představit 1 m3 vzduchu jako krychli o hraně 1 m neprodyšně obalenou igelitem. Protože se jedná o uzavřenou soustavu, kde neprobíhá chemická reakce, tak se celkový počet částic nemění. A nemění se ani celkový počet molů vody (3). n D = n N + nV

(3)

Pro vzduch platí stavová rovnice ideálního plynu (4). pV = nRTD

V =

M pV p D − p N ρ RTD p − p N

(8)

M molární hmotnost vody, ρ hustota vody V = 10,6 ml

(9)

Při 40% vlhkosti žádná rosa nespadne, při 80% vlhkosti spadne z jednoho metru krychlového vzduchu 10,6 ml vody. Poznámka: Pokud jste zanedbali změnu objemu kondenzací vody dopustili jste se chyby okolo 2 %, což lze tolerovat. Potom, ale nesmíte uvádět výsledek na příliš mnoho desetinných míst – nedává to smysl. Pokud jste ještě navíc zanedbali změnu objemu teplotní roztažností, dopustili jste se chyby 8 %, což už považuji za příliš.

Za výpočty parciálních tlaků páry z (1) 2×0,2 bodu, za vztah (2) 0,2 bodu a za odpovídající číselné hodnoty 2×0,1 bodu, správnou odpověď pro 40% vlhkost 0,8 bodu. Za představu odpovídající uzavřenému systému 0,2 bodu, za rovnice (3) a (4) po 0,3 bodu, za rovnice (5) a (6) po 0,2 bodu, za rovnici (7) 1,2 bodu, za rovnici (8) 0,5 bodu. Za přesný výsledek nebo výsledek s chybou do 2 %, ale na odpovídající počet platných číslic 1 bod. Za výsledek s chybou do 2 % 0,5 bodu. Za tuto část celkem 5,5 bodu.

(4)

p = 101 325 Pa představuje celkový tlak, V = 1 m3 objem a TD = 303 K denní teplotu. Denní teplotu volíme proto, abychom znali objem naší krychle vzduchu. V noci se totiž krychle vzduchu vlivem poklesu teploty a kondenzací vody poněkud zmenší. A my teď nejsem schopni přesně určit o kolik se zmenší.

95

(7)

Nyní již stačí krůček k tomu, abychom počet molů vody převedli na objem v mililitrech.

Při 80% vlhkosti bude tlak vodní páry přes den 3402 Pa, což po ochlazení znamená překročení tlaku syté páry p'17 = 1944 Pa. „Přebytečná“ pára se vysráží jako rosa. Nyní spočítáme, kolik jí spadne. Označme nD počet molů vodní páry přes den a nN počet molů vodní páry v noci. Počet molů zkondenzované vody označme nV a celkový počet molů částic (nejen vody) n. pD značí parciální tlak vodní páry přes den, pN v noci.

pV p D − p N RTD p − p N

96

Série 3, řešení


1.

3 H2 + N2 → 2 NH3

(10)

2. Pro změnu reakční Gibbsovy energie platí vztah (11). Proměnná Q je definována jako součin aktivit jednotlivých látek (reaktantů a produktů) umocněných na svá stechiometrická čísla (12). (Absolutní hodnota stechiometrického čísla odpovídá stechiometrickému koeficientu; pro produkty je stechiometrické číslo kladné, pro reaktanty záporné.)


5. Zahřátím se změní hodnota standardní reakční Gibbsovy energie. Novou hodnotu spočítáme z definičního vztahu (15) pomocí entalpie a entropie. Protože rozdíl teplot je značný, nelze uvažovat konstantní hodnoty entalpie a entropie, ale musíme je dopočítat (16), (18) pomocí tepelné kapacity, jejíž hodnotu již lze považovat přibližně za konstantní.

Q = Πa

ΔG°R = −RTln K K = 5,8.105

ΔS°R = −264,5 J.K−1.mol−1 −1

ΔG°R = 200,3 kJ.mol

Zásadní rozdíl mezi proměnnou Q a konstantou K je ten, že u rovnovážné konstanty K počítáme vždy s rovnovážnými aktivitami, kdežto u proměnné Q s aktivitami obecnými! 0,5 bodu za vztah (13), 0,2 bodu za hodnotu reakční Gibbsovy energie, 0,3 bodu za správný výsledek. Celkem 1 bod. 3. Chování dusíku a vodíku není v nesouladu s vypočtenou hodnotou rovnovážné konstanty, neboť termodynamika nám nic neříká o tom, jakou rychlostí reakce poběží. Pouze nám dává informace, zda je reakce uskutečnitelná. Studiem rychlostí a mechanismy chemických reakcí se zabývá chemická kinetika. 4. Zahřátí nevede ke zrychlení reakce, neboť při této teplotě reakce již neběží. Se zvyšující se teplotou se totiž zvyšuje i rychlost zpětné reakce a to více než reakce zprava doleva. Číselné zdůvodnění je uvedeno v řešení další otázky. Zvýšení tlaku urychlí reakci, neboť se zvýší počet účinných srážek mezi molekulami. Další možností, jak zrychlit průběh reakce, je použití katalyzátoru. Katalyzátor snižuje aktivační energii, proto je překonání energetické bariéry snazší.

K = 6,0.10−9

(19) (20) (21)

Poznámka: Pojem „standardní“ se u veličin jako entalpie, entropie, Gibbsova energie, atd. vždy vztahuje k tlaku (aktivitě). Teplota může být libovolná a pořád se bude jednat o standardní hodnoty. Proto se u hodnot standardních veličin uvádí, pro kterou teplotu platí.

Zvýšení tlaku nemá vliv na hodnotu rovnovážné konstanty. Má však vliv na rovnovážné složení směsi. Použití katalyzátoru rovněž neovlivňuje hodnotu rovnovážné konstanty. 0,2 bodu za definici Gibbsovy energie (15), po 0,4 bodu za výpočet entalpie a entropie, 0,2 bodu za výpočet Gibbsovy energie, 0,3 bodu za hodnotu rovnovážné konstanty. Za určení rovnovážné konstanty za jiného tlaku a při použití katalyzátoru po 0,3 bodu. Celkem 2,1 bodu. 6. Rovnovážná konstanta K je definována jako součin rovnovážných aktivit reaktantů a produktů umocněných na svá stechiometrická čísla (22). (Srovnej s proměnnou Q (12).) Aktivita plynu je definována jako poměr fugacity ku standardnímu tlaku p° = 101 325 Pa, či v prvním přiblížení jako poměr tlaku plynu ku standardnímu tlaku (23). Tlak plynu je známý z molárního zlomku xi a celkového tlaku p (24). K = Πaiv

i

0,2 bodu za třetí způsob, po 0,3 bodu za jednotlivá zdůvodnění. Celkem 1,1 bodu. 97

(17)

Podle vztahu (13) dostaneme

(12)

(14)

(16)

ΔS°R = 2S°(NH3) − S°(N2) − 3S°(H2) + ln(T2 / T1) [2C°p,m(NH3) − 3C°p,m(H2) − (18) − C°p,m(N2)]

(11)

(13)

ΔH°R = 2ΔfH(NH3) + ΔT[2C°p,m(NH3) − 3C°p,m(H2) − C°p,m(N2)] ΔH°R = −136,4 kJ.mol

Abychom spočítali hodnotu rovnovážné konstanty reakce (10), stačí určit hodnotu standardní reakční Gibbsovy energie, která je ΔG°R = −32,90 kJ.mol. vi i

(15)

−1

V rovnováze se reakční Gibbsova energie nemění (ΔGR = 0). Vztah (11) proto můžeme přepsat na (13). Proměnná Q se nyní nazývá rovnovážnou konstantou a značí se K.

ΔGR = ΔG°R + RTln Q

ΔG°R = ΔH°R − TΔS°R

98

(22)

ai = fi / p° ≈ pi / p°

(23)

pi = xip

(24)

Série 3, řešení

Z rovnic (22) až (24) získáme obecný vztah (25). ⎛ x p⎞ K = Π ⎜⎜ 0 ⎟⎟ ⎝ p ⎠ 0 i



vi

(25)

NH4NO2 → N2 + 2 H2O

1.

2 H2O2

Po dosazení do (16) a jednoduché algebraické úrovně (vytknutí p a p°) získáme K = [x(NH3)]2[x(H2)]−3[x(N2)]−1 (p / p°)−2

(26)

Na základě velikosti rovnovážné konstanty lze očekávat, že reakce proběhne téměř úplně (27). Označme počet molekul plynu na počátku n. 0,2 n N2 + 0,8 n H2 + 0 n NH3 → 0 n N2 + 0,2 n H2 + 0,4 n NH3

(27)

Určíme molární zlomek vodíku a amoniaku po ustanovení rovnováhy (28). Získané hodnoty jsou velmi přesné, neboť lze očekávat, že molární zlomek dusíku bude řádově menší. x(H2) = 0,2 / (0,2 + 0,4) = 1/3

(19)

x(NH3) = 0,4 / (0,2 + 0,4) = 2/3

(28)

(20)

x(N2) = 2,12.10−7 (při 1 MPa)

(29)

x(H2) 0,333 0,333

(32)

2. Pomocí stavové rovnice ideálního plynu a definičního vztahu pro molární hmotnost spočteme molární hmotnost molekuly dusíku. Vycházíme přitom z dat experimentu s čistým dusíkem. M(N2) = mRT / (pV)

(33) −1

M(N2) = 28,014 g.mol

(34)

Druhý experiment popíšeme rovnicemi (35) až (37). Přepočítáme molární zlomek dusíku a argonu ve „vzduchu“ po odstranění všech ostatních plynů (35). Počet molů (36) pak plyne přímo ze stavové rovnice ideálního plynu. Rovnicí (37) popíše hmotnost soustavy. x(N2) = 0,7566 / (0,7566 + 0,0087) = 0,9886 x(Ar) = 0,0087 / (0,7566 + 0,0087) = 0,0114 −2

n(N2) = x(N2) pV / RT = 4,041.10 mol −4

Tabulka 1. Odpovědi

x(N2) 2,07.10−5 2,12.10−7

(31)

Za rovnice přípravy každého plynu po 0,2 bodu. Celkem 0,6 bodu.

Odpověď vystihuje níže uvedená tabulka 1. p [Pa] 1,01.105 1,00.106

O2 + 2 H2O

CaCO3 + 2 HCl → CO2 + CaCl2 + H2O

Molární zlomky a hodnoty rovnovážné konstanty (14) dosadíme do (26) a vypočteme molární zlomek dusíku. x(N2) = 2,07.10−5 (při 101325 Pa)

MnO2

(30)

(35) (27)

n(Ar) = x(Ar) pV / RT = 4,6470.10 mol

(36)

n(N2)M(N2) + n(Ar)M(Ar) = m

(37)

Dosazením rovnic (36) a výsledku (34) do (37) získáme molární hmotnost molekuly argonu (38) M(Ar) = 40,05 g.mol−1

x(NH3) 0,667 0,667

0,6 bodu za vyjádření rovnovážné konstanty (26), 0,6 bodu za aproximaci úplné reakce, po 0,1 bodu za hodnotu molárního zlomku vodíku a amoniaku a 2×0,1 bodu za hodnoty molárního zlomku dusíku. Celkem 1,6 bodu. Otázka 1 – 0,2 bodu, 2 – 1 bod, 2 – 0,5 bodu, 4 – 1,1 bodu, 5 – 2,1 bodu a 6 – 1,6 bodu. Za tuto část celkem 6,5 bodu.

Molární hmotnost molekuly argonu je 40,05 g.mol−1. 0,2 bodu za vztah (33), 0,2 bodu za molární hmotnost dusíku. 0,3 bodu za molární zlomky plynů, 0,2 bodu za množství plynů, 0,2 bodu za rovnici (37). 0,4 bodu za výsledek na čtyři platné číslice, jinak 0,2 bodu. Celkem 1,5 bodu. 3. Vhodným experimentem je měření molární tepelné kapacity za konstantního objemu (CV) nebo tlaku (Cp). Pro monoatomické molekuly ideálního chování platí CV = 3/2R a Cp = 5/2R. 0,4 bodu za návrh experimentu, 0,2 bodu za předpovězení jeho výsledku. Celkem 0,6 bodu.

99

100

Série 3, řešení

4.

CO2 (SO2) + 2 KOH → K2CO3 (K2SO3) + H2O 6 H2O + P4O10 → 4 H3PO4


(39)

Řešení 4. série

(40)

Úloha č. 1: Osmisměrka

O2 + 2 Cu → 2 CuO

(41)

3 Mg + N2 → Mg3N2

(42)

(9 bodů)

autor: Michal Řezanka, Pavel Řezanka N A L E Č I N O N E

X O X O A X

E

H

T

A

R

S

E

N

I

K

S

A

J

B N A

E

S

O N Y

E

5. Název argon pochází z řeckého slova αργοζ – líný, nečinný.

N

S

E

H

T

S

N A

T

O

L

S

J

T

A

P

T

6. Sir Ramsay ještě objevil helium (Ηλιοζ – Slunce), neon (νεοζ – nový), krypton (κρυπτοζ – ukrytý) a xenon (ξενοζ – cizí). Důvod, proč vybral taková slova, je nasnadě.

E

A

S

R

I

O

E

I

R

D M T

S

J

K

E

R

H N

I

P

A

T

L

A O

R

A

Za každou rovnici po 0,3 bodu. Celkem 1,2 bodu.

Poznámka: Spektrální čáry helia byly poprvé pozorovány v chromosféře Slunce. Protože nepatřily žádnému známému prvku, usoudilo se, že patří prvku novému. Ale až Sir Ramsay jej objevil na Zemi a isoloval. Proto může být přisouzení objevu helia Ramsayemu sporné.

I

U C O

E

L

Č D H X A N D B

Z

H V D

L

Ě M F

D Á

O

L

R

H Y D R O G

K U A I

I

I

K R

A

L

E

Á

L

E

N

S

E

L

E

N A N U N U

A K A A

S

L M E

D

I

X O R G O

A O

Ž

R

E

A

O

L

O V O O N O

A N

I

T

I

M L

A

T

U

S

S

A H Y

L

K

I

L

T

E

T

E

T

H Y

Platónské těleso

F

A U O G N N N A

1. Pravidelný oktaedr má 6 vrcholů, 12 hran, 8 stěn a 1 střed souměrnosti. Všechny vrcholy jsou ekvivalentní!

A N N M A A

I

Za počet vrcholů, hran a stěn po 0,05 bodu, za počet středů souměrnosti 0,1 bodu, za počet typů vrcholů 0,35 bodu. Celkem 0,6 bodu.

K N Y O A D

Otázka 1 – 1,5 bodu, 2 – 0,6 bodu, 3 – 1,2 bodu, 4 – 0,3 bodu a 5 – 0,3 boduZa tuto část celkem 4,5 bodu.

2. Vznikne kubooktaedr. 3. Věta platí. 4. CrIII, MnIII, FeIII, CoIII atd., neuvažujeme-li Jahnův-Tellerův jev. Poznámka: V zadání byly jasně požadovány trojmocné kationty přechodných kovů. Mnoho z vás uvádělo kationty jiného mocenství či nepřechodných kovů.

5. Oktaedrická dutina je větší, (0,225 versus 0,414). Doporučuji k nahlédnutí kapitolku o spinelech v Chemii prvků I (hledejte pod hliníkem). Postup 0,8 bodu, číselná hodnota 0,2 bodu. Celkem 1 bod Otázka 1 – 0,6 bodu, 2 – 0,5 bodu, 3 – 0,5 bodu, 4 – 0,9 bodu a 5 – 1 bod. Za tuto část celkem 3,5 bodu.

101

T

L

R

O O V

Za uvedení alespoň tří prvků 3⋅ 0,1 bodu. Celkem 0,3 bodu.

A

R A

L

G A

U M S

L

R

I

B

S

T

O

M

I

A

R

A

I

Ó

L

Y K A

T

T

Z

A

R

T

T

O A M O N

I

A K

S

J

R

R

E

L

I

K

T

I

N O M

I

T

N A

Z

E

U U

L

P

T

I

N

E

S

R A

Z

I

D X

T

A

L

T

S

A

V O D A

F

L

U O R

O

S

E

L

E

N A N

I

N

N A

U

S

I

O

L

H

C

I

D

N C

L

T

F

L

,

P

L

A K M A

D R

Y Y

O !

1. Odpovědi na otázku 1. jsou v tabulkách 1 a 2. 2. Sehnal jsem lučavku královskou, ty moje zlato! 3. Sloučeniny v jednotlivých tabulkách jsou seřazeny podle abecedy, jen ne klasicky, nýbrž retrográdně. Otázka 1 – 8,4 bodu, 2 – 0,3 bodu a 3 – 0,3 bodu. Celkem 9 bodů.

102

Série 4, řešení


Úloha č. 2: Degrees of Freedom

(5 bodů)

autor: Richard Chudoba, Jiří Kysilka 1. Soustava má 6 stupňů volnosti (tři polohové souřadnice pro každý ze dvou atomů). 2. Molekula dusíku má 5 stupňů volnosti. Jsou to souřadnice v prostoru (x, y, z) a dva úhly natočení (α, β). 0,2 bodu za počet stupňů volnosti, 0,1 bodu za souřadnice a každý úhel. Celkem 0,5 bodu. 3. Molekula dusíku má jeden vibrační mod (obr. 1). Pozn.: Někteří řešitelé uváděli dva vibrační mody. Druhým podle nich byl mod znázorněný na obrázku 2. Nejedná se ale o jiný vibrační mod, nýbrž o znázornění druhé půlperiody toho samého modu. Atomy dusíku se přece od sebe nemohou vzdalovat nekonečně dlouho.

Obr. 1. Vibrační mod N2

Obr. 2. Jiné znázornění vibračního modu N2

0,2 bodu za počet modů, 0,2 bodu za nakreslení modu. Celkem 0,4 bodu. Tabulka 1. Sloučeniny, u nichž stačilo určit systematický název, po 0,1 b

1 voda

8 stiban dichlor2 jodid 9 disulfan 3 arsenid 10 alan 4 nitrid 11 galan hexaoxo5 oxid 12 xenoničelan 6 azid 13 selan 7 amoniak 14 tellan

15 stanan

4. H-C≡N, molekula je lineární. Hybridizují se sigma vazby a volné elektronové páry.

21 tetrafluoroboritan

16 oktafluoro-rhenan 22 dusitan

H – Vazby se účastní jen s orbital, takže hybridizace není nutná.

17 hydrogen-selenan 23 hexakyanoželezitan 18 fluoroselenan 24 dikyan

C – Tvoří dvě sigma vazby, proto je v hybridizaci sp.

19 arsan

25 ozón

20 isothiokyanatan

26 tetraethylolovo

Za nakreslení tvaru molekuly 0,2 bodu, za každou (ne)hybridizaci 0,1 bodu. Celkem 0,5 bodu.

Tabulka 2. Sloučeniny, u nichž se musely použít triviálními názvy

27 28 29 30 31 32 33 34

soda rumělka salmiak arsenik kalomel rutil nosean hypermangan

0,2 b 0,2 b 0,2 b 0,2 b 0,2 b 0,2 b 0,3 b 0,2 b

35 36 37 38 39 40 41 42

cisplatin bismutin natron realgar salnitr lápis haradait scheelit

0,3 b 0,2 b 0,3 b 0,2 b 0,3 b 0,3 b 0,3 b 0,2 b

43 44 45 46 47 48 49 50

dahlit diatomit galenit antimonit laurit pyrit klejt borax

N – Dusík tvoří jednu sigma vazbu a obsahuje jeden elektronový pár, což znamená hybridizaci sp.

0,3 b 0,3 b 0,2 b 0,2 b 0,3 b 0,2 b 0,3 b 0,2 b

103

5. Kyanovodík vyváří 4 vibrační mody (obr. 3 až 6).

Obr. 3. Symetrický mod

104

Obr. 4. Antisymetrický mod

Série 4, řešení


mají šest stupňů volnosti (x, y, z; α, β – směr jedné zvolené vazby; γ – otočení kolem této vazby). Lineární molekuly totiž nepotřebují k popisu své polohy v prostoru úhel γ, protože otočením kolem libovolné vazby se jejich orientace v prostoru nemění. Obr. 5. Deformační mod v rovině xy

Obr. 6. Deformační mod v rovině xz

0,2 bodu za počet modů, po 0,2 bodu za každý nakreslený mod. Celkem 1 bod. 6. Molekula oxidu sírového má 6 vibračních modů (obr. 7 až 12), z čehož dvě dvojice jsou degenerované.

Obr. 7. λ = 167 cm-1 (deštníkový efekt)

Obr. 8. λ = 275 cm-1

Obr. 9. λ = 275 cm-1

Obr. 10. λ = 782 cm-1

Obr. 11. λ = 998 cm-1

Obr. 12. λ = 998 cm-1

n atomů má 3n stupňů volnosti. Lineární molekula jich má 5, proto vibračních modů bude 3n - 5. Nelineární molekula jich má 6, proto vibračních modů bude 3n - 6. Po 0,2 za každý vztah, 0,4 bodu za zdůvodnění. Celkem 0,8 bodu. Otázka 1 – 0,2 bodu, 2 – 0,5 bodu, 3 – 0,4 bodu, 4 – 0,5 bodu, 5 – 1 bod, 6 – 1,6 bodu a 7 – 0,8 bodu. Celkem 5 bodů.

0,2 bodu za počet modů, po 0,3 bodu za každý „základní mod“, po 0,1 bodu za každý druhý degenerovaný mod. Celkem 1,6 bodu. 7. Je nutné rozlišit mezi lineárními a nelineárními molekulami. Lineární molekuly mají 5 stupňů volnosti (x, y, z; α, β), kdežto nelineární molekuly 105

106

Série 4, řešení

Úloha č. 3: Anorganické praktikum

(6 bodů)


Úloha č. 4: Chemikovy neřesti

autor: Zbyněk Rohlík

(15 bodů)

autor: Richard Chudoba, Jiří Kysilka

1. Didusnan sodný, Na2N2O2 2–

2. Planární anion [O–N=N–O] , atomy O jsou trans, na atomech N jsou volné elektronové páry. 3. Kyselina didusná je náchylná k explozivnímu rozkladu. 4. Výsledek stanovení plyne z nepatrného rozdílu relativních molekulových hmotností Ag2N2O2 (275,74820) a Ag2CO3 (275,74520) a též Na2N2O2 (105,99174) a Na2CO3 (105,98874). Uhličitan stříbrný se sráží spolu s didusnanem stříbrným. Lze použít jodometrické stanovení podle reakce: 2–

–

1. Efedrin lze z pervitinu připravit redukcí OH skupiny. Možností je mnoho, obvykle se užívá např. nadbytek jodovodíku, NaBH4, LAH … Vícekrokově je též možná dehydratace kyselinou sírovou či fosforečnou a následná hydrogenace vzniklé dvojné vazby. 2. Pervitin bývá znečištěn jodem a červeným fosforem, které se používají pro přípravu jodovodíku in situ reakcemi: 2P + 3I2 → 2PI3 PI3 + 3 H2O → H3PO3 + 3HI Jodovodík je potom oním redukčním činidlem. V prvním kroku vznikne z alkoholu jodid a ten se v redukčním prostředí spontánně nahrazuje vodíkem.

–

N2O2 + 3I2 + 3H2O → NO3 + NO2 + 6HI

3. Látky A, B, C po řadě:

Otázka 1 – 1 bod, 2 – 1 bod, 3 – 1 bod a 4 – 3 body. Celkem 6 bodů.

O

N

O Br

H3C

CH3

CH3

CH3

4. Důvodů je v tomto případě spousta. Ale v první řadě je třeba zmínit neekonomičnost vícekrokových syntéz. Každý krok navíc v postupu výrazně snižuje výtěžek. Představíme-li si např., že každá reakce má výtěžek 75% (což v podmínkách amatérské přípravy je více než optimistické), potom máme po čtyřech krocích výtěžek 0,754, což je necelých 32%. A to je velice málo, vzhledem k tomu, jak jsou některé z použitých chemikálií drahé, těžko dostupné a nebezpečné. Navíc je vícekroková syntéza časově náročná. A práce s žíravým bromem, slzotvorným bromacetonem, karcinogenním benzenem, plynným a zapáchajícím methylaminem a drahým natriumborohydridem taky není pro nějakou větší výrobu rozhodně nejvhodnější. 5. V trubičce je na nosiči okyselený roztok dichromanu, který se při průchodu redukující látky (alkohol, menthol, organické zplodiny z tlejících zbytků jídla, kouř z cigaret) redukuje na chromité ionty, které jsou zelené. Zkouška je jen orientační, alkohol vzhledem k popsané nespecifičnosti nedokazuje. Proto je třeba stanovit hladinu alkoholu v krvi. 6. I přes mnohé vaše originální návrhy (zajištění vysokého tlaku pro průběh reakce, přítomnost plynných katalyzátorů a podobně) je účelem balónku pouze zajištění kontroly množství vydechnutého vzduchu. 7. 107

108

Série 4, řešení

2 Cr2O72- + 3 CH3CH2OH + 16 H+ → 4 Cr3+ + CH3COOH + 11 H2O


látky v krvi je třeba ve spektru drogy najít několik výrazných signálů a ty hledat v krvi. Měly by se vyskytnout všechny v podobném poměru intenzit jako v teoretickém spektru. V našem případě můžeme nalézt signály methylů THC ze spektra 2 u 1,5 a 1,4.

Cr2O72- + 6 I- + 14 H+ → 2 Cr3+ + 3 I2 + 7 H2O 2 Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2 NaI 8. Spotřeba thiosíranu: 0,04⋅0,0187⋅0,9983 = 7,467⋅10–4 mol Spotřeba jodu: 7,467⋅10–4/2 = 3,73364⋅10–4 mol I2 Přebytek je tedy 1,245⋅10–4 mol K2Cr2O7 V připraveném roztoku bylo 0,01⋅0,025⋅1,0163 = 2,54075⋅10–4 mol K2Cr2O7 Na ethanol 1,296⋅10–4⋅3/2 = 1,944⋅10–4 mol lihu To odpovídá 8,959⋅10–3 g lihu, což je 0,01123 ml lihu, neboli 0,01123⋅1000/7 = 1.60 ‰.

Z vnějších faktů to podporují tyto indicie: červené oči, bujná fantazie a přehnaná opatrnost při řízení, neschopnost řešit náhlou situaci, usnutí na policejní stanici (to celkem rázně vylučuje užití pervitinu či kokainu). LSD by to teoreticky mohlo také být, ale je zde jistý rozdíl mezi halucinacemi na LSD (které by chemika zřejmě přiměly skončit v nejbližším stromě či příkopě) a bujnou fantazií „zhulence“. Otázka 1 – 1 bod, 2 – 1 bod, 3 – 1,5 bodu, 4 – 0,5 bodu, 5 – 1 bod, 6 – 0,5 bodu, 7 – 2 body, 8 – 2 body, 9 – 0,5 bodu, 10 – 3 body, 11 – 1 bod a 12 – 1 bod. Celkem 15 bodů.

9. Údaj Widmarkovy metody je mírně vyšší. Widmarkova metoda totiž stanoví veškeré těkavé redukující složky v krvi, tedy také např. acetaldehyd, aceton a podobně. Plynová chromatografie stanoví obsah alkoholu v krvi přesněji. 10. Při přiřazování spekter v podstatě stačilo vycházet z počtu ekvivalentních vodíků a přibližných jednoduchých NMR korelací předpokladu a skutečnosti. Spektrum 1 – heroin Spektrum 2 – THC Spektrum 3 – pervitin Spektrum 4 – morfin Spektrum 5 – LSD Spektrum 6 – kokain 11. Dublet u 1,1 – CH3 skupina vázaná na CH skupině Singlet u 2,3 – CH3 skupina vázaná na dusíku Multiplety kolem 2,5 a 3,0 – CH skupina a CH2 skupiny Signál nad 7,0 – vodíky aromatického jádra 12. Náš chemik si dopřál jointa, tj. v jeho krvi kolovalo THC. Objektivně to lze zjistit ze spektra krve a porovnáním s teoretickými spektry čistých látek. Zde je nutno upozornit na jednu poměrně častou chybu. Ve spektru krve jsou zajisté zachyceny i mnohé další látky, a to i po zakoncentrování drogy. Není tedy možné signály v krvi přímo přiřazovat signálům drog. Naopak, pro důkaz 109

110

Série 4, řešení

Úloha č. 5: Aristotelovy živly: Země

(11 bodů)

autor: Richard Chudoba, Jan Kotek, Zbyněk Rohlík 1. Monazit 2. Thorium 3. Existuje jich celá řada, např. gadolinit (Y2FeBe2Si2O10) a allanit (Ca, Ce, La, Y)2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH). Další lze snadno dohledat v mineralogických atlasech. 4. Jedná se o fluoridy a šťavelany. 5. Díky lanthanoidové kontrakci mají těžší lanthanoidy vyšší hustotu náboje na povrchu iontu, a proto coulombicky více interagují (přitahují se) s elektronovými páry ligandů. Jejich komplexy jsou proto stabilnější. 6. Jedná se o Bohuslava Braunera, Rudym rozdělil na praseodym a neodym (alternativní odpověď: Carl Auer von Welsbach, 1935, to však nebyl profesor UK).


8. Platónských těles je právě 5. V dalším textu se rozumí pravidelné n-stěny a pravidelné n-úhelníky. Nejprve dokážeme, že jich je nejvýše 5. U každého vrcholu se musí stýkat alespoň tři stěny a součet vrcholových úhlů těchto stěn musí být menší než 360°, jinak by nemohly vytvořit vrchol tělesa. Možnosti jsou 3 trojúhelníky (180°, čtyřstěn), 4 trojúhelníky (240°, osmistěn), 5 trojúhelníků (300°, dvacetistěn). Šest trojúhelníků a více již nevytvoří vrchol tělesa. Čtverce se mohou ve vrcholu stýkat jen 3 (270°, krychle). Rovněž pětiúhelníky v počtu 3 tvoří vrchol (324°, dvanáctistěn). Tři šestiúhelníky (360°) již netvoří vrchol, ale rovinu. Víceúhelníky potom nemohou vytvořit ani rovinu. Odhad zespoda (alespoň 5) provedeme výčtem. Čtyřstěn, osmistěn, krychle, dvanáctistěn, dvacetistěn. Otázka 1 – 0,8 bodu, 2 – 0,5 bodu, 3 – 1 bod, 4 – 0,2 bodu, 5 – 0,5 bodu, 6 – 0,8 bodu, 7 – nebodováno a 8 –2 body. Celkem za tuto část 5,8 bodu.

7. Využívá se cer. Podle něho se metoda jmenuje cerimetrie. Princip spočívá v redoxní titraci Ce(IV)/Ce(III), jako indikátor se používá ferroin. Podrobnější informace naleznete v učebnicích analytické chemie. Otázka 1 – 0,2 bodu, 2 – 0,2 bodu, 3 – 0,8 bodu, 4 – 0,4 bodu, 5 – 1 bod, 6 – 0,6 bodu a 7 – 1 bod. Celkem za tuto část 4,2 bodu. Platónské těleso

1. Krychle má 8 vrcholů, 12 hran, 6 stěn a 9 rovin souměrnosti. 2. Ke krychlové symetrii koordinačního okolí je nutno uvažovat orbitaly f, které jsou však energeticky náročné (s výjimkou lanthanoidů a aktinoidů). 3. Komplex se může vyskytovat ve dvou izomerech (je nutné, aby se jednotlivé ligandy vázaly na sousední místa, tedy cis). 4. Jedná se o α-polonium. 5. Je tomu tak ze sterických důvodů. V krychlovém uspořádání si ligandy nejvíce překážejí. 6. Antiprisma má 8 vrcholů, 16 hran, 10 stěn a 4 roviny souměrnosti. 7. Je mnoho možných způsobů, jak ořezávat antiprisma (event. krychli nebo komolý hranol), které mohou vést k výpočtu objemu. Vzhledem k tomu, že autoři tuto úlohu vyřešili až později, nebyla bodována. Řešení je rozsáhlé, a je proto uvedeno na následujících stránkách jako samostatná kapitolka. 111

112

Série 4, řešení

vrcholy E a G ležely v rovině xz a úsečka EG byla rovnoběžná s osou x, jsou souřadnice bodů A, B, E, T takovéto: A [a/2, -a/2, -a/2]; B [a/2, a/2, -a/2]; C [(a√2)/2, 0, a/2] a T [0, 0, 0]. Pro objem takto rozloženého antiprismatu lze psát

O tělesech antiprismatických Zbyněk Rohlík 1.


Čtvercové antiprisma

Čtvercové antiprisma je těleso se dvěma rovnoběžnými čtvercovými podstavami pootočenými navzájem o 45°, jeho plášť je tedy tvořen osmi trojúhelníky. Na přiloženém Obrázku 1 je to těleso ABCDEFGH. Pro další úvahy je na tomto obrázku i krychle ABCDA´B´C´D´ (tečkovaně) a některé významné body. 1.1 Řešení na základě průniku krychle a antiprismatu Objem krychle o hraně a je jak známo: Vkrychle = a 3 Podle Obrázku 1 je zřejmé, že antiprismatu o podstavné hraně a výšce rovné a oproti krychli „přebývají“ čtyři jehlany s lichoběžníkovou podstavou (jeden z nich je ABXYE, objem Vlich ) a „nedostávají“ se mu čtyři trojboké jehlany (jeden z nich je YZB´B, objem Vtroj). Uvážíme-li, Obrázek 1. Čtvercové antiprisma a krychle že a XY = a ( 2 − 1) , YZ = XY a OE = ( 2 − 1) , 2

Vantiprisma = 2 * Včtyř + 8 * V troj2

=

[

]

2 a a3 a ( 2 − 1) + (2 − 2 ) = 3 3

1,3 Řešení pomocí Simpsonova pravidla Simpsonovo pravidlo říká, že objem tělesa majícího dvě rovnoběžné podstavy o vzdálenosti v lze spočítat podle vztahu v V = (P1 + P2 + 4 * Ps ), 6 kde P1 a P2 jsou plochy podstav a Ps je plocha řezu tělesem rovnoběžného s podstavami v polovině výšky.

2 +2 3 a 3

1.2 Řešení na základě rozkladu antiprismatu Těžiště diskutovaného tělesa leží v polovině jeho výšky na čtyřčetné ose. V těžišti mají přitom hlavní vrchol dva shodné čtyřboké jehlany ABCDT a EFGHT o výšce a/2 a ploše podstavy a2 (objem Včtyř). Zbytek tělesa je pak rozložitelný na osm shodných trojbokých jehlanů (jeden z nich je ABET, objem Vtroj2). Umístíme-li těžiště do počátku kartézské soustavy souřadné tak, aby 113

2 +2 3 a , 3

⎛ A⎞ ⎜ ⎟ kde det ⎜ B ⎟ je determinant matice souřadnic bodů A, B a C (jeden z elegantních ⎜C ⎟ ⎝ ⎠ vzorců pro výpočet objemu trojbokého jehlanu). Všimněte si potěšující shody v obou výsledných vztazích pro objem. Autoři ovšem při výpočtu druhou metodou udělali drobnou chybu a vyšel jim nepatrně odlišný výsledek a3(√2+1)/3, což je přinutilo zvolit třetí metodu:

můžeme pomocí vztahů pro povrch trojúhelníka, čtverce a lichoběžníka a objem jehlanu psát: Vantiprisma = a 3 − 4 * V troj + 4 * Vlich = a 3 −

a3 2 +1 3 + a = 3 3

⎛ A⎞ ⎜ ⎟ 1 2a 1 = 2* a + 8 * * det ⎜ B ⎟ = 3 2 6 ⎜C ⎟ ⎝ ⎠

114

Série 4, řešení

Pravidlo ovšem platí jen tehdy, je-li závislost plochy řezu rovnoběžného s podstavami na výšce x (x od 0 do v) nejvýše třetího řádu v x. Je tedy nutno najít tuto závislost. Řez antiprismatem je pro x ≠ 0 a v (potažmo a) osmiúhelník, pro x = a/2 pravidelný o straně a/2. Plochu osmiúhelníku dostaneme součtem ploch trojúhelníků, na něž jej můžeme rozdělit (Obrázek 2): S = 4 * S1 + 4 * S 2 =


Každému normálnímu člověku by toto rozuzlení záhady stačilo. Vzhledem k tomu, že menší polovina autorského kolektivu je na hlavu padlá, podlehla a sledujíc bludičku počala se broditi močálem geometrickým dále. 2.

Pravidelné n-úhelníkové antiprisma

Naším cílem se nyní stalo odvodit vzorec pro obecné antiprisma o výšce v s podstavami tvořenými pravidelným n-úhelníkem. V dalších úvahách se nám budou hodit tyto veličiny (Obrázek 3):

= 2 * x1v1 + 2 * x 2 v 2 Obrázek 2. Půdorys antiprismatu, řez a jeho rozklad

x x 2 = a (1 − ) , a

a⎡ x⎤ a⎡ x⎤ 2 − ( 2 − 1) ⎥ a v 2 = ⎢1 + ( 2 − 1) ⎥ ⎢ 2⎣ a⎦ 2⎣ a⎦

Dosazením získáváme závislost S ( x ) = −2( 2 − 1) x 2 + 2a ( 2 − 1) x + a 2 ,

Obrázek 3. Půdorys šestiúhelníkového antiprismatu

což je kvadratická funkce x, Simpsonovo pravidlo tedy lze použít: Vantiprisma

2 ⎤ v a⎡ ⎛a⎞ = (P1 + P2 + 4 * Ps ) = ⎢2a 2 + 4 * 2 * ⎜ ⎟ ( 2 + 1)⎥ = 6 6 ⎢⎣ ⎝2⎠ ⎥⎦

2 +2 3 a 3

Vantiprisma = ∫ S ( x )dx = − 0

a

2 ( 2 − 1) x 3 + a ( 2 − 1) x 2 + a 2 x = 3 0

Vkrychle

=

a 2 tan ϑ ,

tj. poloměr kružnice núhelníku opsané,

a ρ= 2 sinϑ ,

tj. poloměr kružnice núhelníku vepsané a

x ξ= v ,

tedy relativní výška nabývající hodnoty od nuly do jedné.

Snadno odvodíme, že řezem rovnoběžným s podstavou ve výšce ξ je 2núhelník, pro ξ = ½ pravidelný. Uvážíme-li, že pro čtvercové antiprisma

ϑ = 45° , r =

2 +2 3 a . 3

2 a a, ρ= 2 2

napíšeme snadno

Dobrali jsme se tedy ke čtyřem shodným výsledkům a můžeme tedy určit poměr objemu krychle a antiprismatu za daných podmínek: Vantiprisma

r=

2.1 Řešení podle 1.3

Všímavý čtenář navíc poznamená, že a

π 180° tj. polovina = středového úhlu n n , nad stranou a,

Snadno zjistíme, že x1 = x ,

v1 =

ϑ=

x1 = aξ , x 2 = a (1 − ξ ) , v1 = r − ( r − ρ )ξ

Potom pro plochu řezu platí na S (ξ ) = 2( ρ − r )ξ 2 + 2( ρ − r )ξ + ρ 2

[

2 +2 = 1,138 3

115

a v 2 = ρ + ( r − ρ )ξ .

116

]

Série 4, řešení


dosazením x =vξ , integrací od 0 do v a úpravami získáme vztahy

V=

lim V =

nav na v 1 + 2 cos ϑ 1 2 3 (2ρ + r ) = ( ) = nr 2 v sin ϑ cos ϑ sin ϑ 3 2 2 6 12 2

n→∞

2.2 Řešení podle 1.2 Elegantně lze tentýž problém vyřešit i rozkladem: libovolné antiprisma s núhelníkovou podstavou můžeme rozdělit na dva n-boké jehlany s výškou v/2 a 2n trojbokých jehlanů, jejichž hlavním vrcholem je opět těžiště T [0, 0, 0] a podstavné vrcholy mají souřadnice A [ρ, -a/2, -v/2]; B [ρ, a/2, -v/2]; C [r, 0, v/2]. Dosazením a úpravou dostaneme opět V =

2 = r 2 v * lim 1 / n →0 3

lim S = r 2 * lim

n →∞

nav (2ρ + r ) 6

Pro poměr objemu antiprismatu a jemu odpovídajícího prismatu (hranolu) můžeme teď odvodit obecný vztah Vantiprisma Vprisma

2.3 Povrch antiprismatu Bylo by hříchem nedotáhnout celou věc do konce, výpočet povrchu antiprismatu s n-úhelníkovou podstavou při našich znalostech o tomto tělese již nemůže činit problémy. Zřejmě se povrch skládá ze dvou n-úhelníků a 2n trojúhelníků, a tedy S antiprisma

naρ 1 = 2 * S n + 2n * S t = 2 * + 2n * a v 2 + ( r − ρ ) 2 = 2 2

sin 2π

1 / n →0

1 n

sin

1 n + 2r * lim

( r − ρ )→0

Vskutku, pohleďte: n→∞

Vantiprisma Vprisma

ϑ v ϑ′

a podle článku 2.1 v

∫

V = S (x )dx, přičemž ξ ′ = 0

= lim

117

1 n

PS. Kdyby někoho zajímalo, jak se spočtou parametry „nedotočeného“ antiprismatu (podstavy vzájemně otočíme o úhel ϑ´< ϑ ), je to prosté: pohlédneme na takové těleso jako na část antiprismatu o výšce

Ale to už je opravdu všechno.

1 + 2 cos ϑ =1 ϑ →0 3 cos ϑ

1 / n →0

1 n = 2πr 2 + 2πrv

Autoři (zejména ZR) Vám, milí soutěžící, srdečně děkují, že si na stará kolena tak zábavnou formou mohli zopakovat téměř celou středoškolskou matematiku a ještě jednou v životě mohli prožít extázi z úspěšného matematického zápolení. V literatuře, kterou jsme měli k dispozici (Internet to nebyl), se o antiprismatech stěží najde zmínka, o nějakých vztazích ani nemluvě, což nepochybně svědčí o tom, že výpočet jejich objemů a ploch je zcela zbytečný. To nám ovšem radost z výsledku nekazí, nějaká ta úloha nás časem určitě napadne. Ostatně, antiprismatická dutina se přímo nabízí…

v′ =

Zvídavého čtenáře však právě napadla všetečná myšlenka – budeme-li zvětšovat počet stěn podstavného mnohoúhelníku, objem antiprismatu bude čím dál tím podobnější objemu odpovídajícího hranolu! A navíc se bude antiprisma čím dál tím více podobat válci!

v 2 + ( r − ρ ) 2 * lim

sin π

Dodatek na závěr

= naρ + na v 2 + ( r − ρ ) 2 = nr 2 sin 2ϑ + 2nr v 2 + ( r − ρ ) 2 sin ϑ

lim

3π 1 2 n * 1 = 2 r 2 v * 3π = πr 2 v 1 3 2 n

Co dodat? 3.

na 2 v 1 + 2 cosϑ ( ) 1 + 2 cosϑ = 12 2 sin ϑ = 3 cosϑ na v cosϑ ( ) 4 sin ϑ

2 2 3π 1 ⎞ π 1⎞ ⎛ ⎛ r v * lim ⎜ n sin ⎟ * lim ⎜ cos ⎟= n→∞ 3 2 n ⎠ n→∞⎝ 2 n⎠ ⎝

118

x . v′

Seriál


stihomam, stíha: psychický stav, kdy si dotyčný myslí, že je sledován nebo pronásledován. Častý na dojezdu nebo při dlouhodobém užívání drogy.

Seriál – Omamné látky Richard Chudoba a Jiří Kysilka Letošní seriál se bude věnovat omamným látkám. Zajímat se budeme především o jejich chemii, účinky na organismy a jejich metabolismus. Nesnažíme se o postihnutí sociálních, ekonomických a právních aspektů, které užívání drog přináší. Skupina omamných látek je natolik bohatá, že se v našem krátkém seriálu nemůžeme zmínit o všech. Budeme se spíše zabývat několika zajímavými zástupci různých skupin drog. V České republice byla schválena novela § 188a trestního zákona. S touto novelou nesouhlasíme, protože ji považujeme za útok na svobodu slova, přesto ji však respektujeme. Myslíme si, že každý člověk má právo na informace, že vědět neznamená zločin. Jak kdo s těmito informacemi naloží, závisí už na jeho osobní zodpovědnosti. Domníváme se, že informovaný jedinec není tolik sváděn zvědavostí, aby podlehl pokušení. Čtením seriálu se dozvíte o drogách podstatně víc, než kdybyste je zkusili na vlastní kůži. Slovníček pojmů

LD50: udává množství jedu, kdy právě 50 % pokusných zvířat hyne. Je-li v literatuře udán index LD50, musí být doplněn o údaj o pokusném zvířeti a způsobu podání jedu. Způsob podání dávky

orální: vstřebání látky ústy, a to přímo dutinou ústní, tedy buď sublingvální (pod jazykem) či bukální (tváří). perorální: aplikace ústy a následné vstřebání látky trávicím traktem. rektální: konečníkem (např. čípky, klystýr). injekční: aplikace pomocí injekcí či infuzí, a to intravenózní (nitrožilní), intramuskulární (nitrosvalová), subkutánní (podkožní) a intraperitoneální (do dutiny břišní – např. není-li dostupná žíla). transdermální: skrz kůži (např. masti). inhalace: vstřebávání těkavých látek a aerosolů plícemi. Několik typů drog podle účinku

Abyste následujícím textům porozuměli, vysvětlíme nejprve několik základních pojmů. závislost: při užívání některých drog se po určité době objevuje potřeba přijmout drogu znovu. Tento stav nazýváme závislostí a nemusí se týkat pouze drog, ale též činností (sledování televize, hraní na výherních automatech apod.). Známe závislost fyzickou, kdy je droga již součástí metabolismu a vysazení drogy se projevuje změnou tělesných funkcí, a psychickou, která je daná příjemným působením drogy. narkoman: člověk trpící závislostí.

halucinogeny: účinek spočívá v kvalitativní změně vědomí, dochází k výrazným změnám psychiky a vnímání. Charakteristické jsou halucinace (přeludy). LSD, psilocybin. stimulancia: účinek posiluje činnost centrální nervové soustavy, dostavuje se pocit euforie, pocit únavy a potřeba spánku dočasně ustupují. Amfetaminy jako MDMA, pervitin, kokain, nikotin. sedativa, narkotika: účinek je tlumivý a omamný – ethanol, heroin. A nyní již o samotných omamných látkách!

tolerance: při opakovaném užití potřeba zvyšovat dávku, aby se dostavil stejný účinek jako na počátku. dojezd: stav, kdy začínají převažovat negativní účinky drogy. Následuje po příjemném opojení. abstinenční příznaky: reakce organismu, kterou si vyžaduje novou dávku drogy. Projevují se neklidem až fyzickými bolestmi. dýlerák, psaníčko: způsoby nelegální distribuce drog. Dýlerák je malý uzavíratelný plastový pytlíček, psaníčko je kousek papíru složený do tvaru malé obálky. 119

120

Seriál

1. LSD

Obsah

Diethylamid kyseliny lysergové (LSD, Lysergsäurediäthylamid, viz tabulka 1) patří do skupiny drog zvané halucinogeny. Jedná se o syntetickou látku, kterou poprvé připravil dr. Albert Hofmann, když zkoumal alkaloidy námelu. Působí již v extrémně malých dávkách (řádově desítky mikrogramů). Tabulka 1. LSD

název chemický název


LSD-25 diethylamid kyseliny lysergové

vzorec

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Subjektivní pocity Chemie Působení Nebezpečí a toxicita Tolerance a abstinenční příznaky Příprava LSD Detekce a stanovení Paličkovice nachová Historie Popis tripu Dostupnost Jiné názvy Příbuzné látky Vysvětlení pojmů Literatura

1. Subjektivní pocity typ drogy účinná dávka smrtelná dávka pocity závislost hlavní riziko nebezpečí

halucinogen 50 – 500 μg absolutně není známa halucinace, „barevný svět v hrsti“, ztráta ega, projevuje se podvědomí nepozorována nebezpečné chování, propuknutí skryté duševní nemoci, flashback 3/5

121

Záleží, zda byla podána dávka subpsychedelická (< 200 μg) či psychedelická. Při psychedelické dávce se objevují skutečné halucinace, kdy si intoxikovaný neuvědomuje rozdíl mezi realitou a vidinou. Při nižších dávkách dotyčný sice vnímá pseudohalucinace, ale stále je schopen rozlišit mezi skutečností a fikcí. Dále popíšu subpsychedelický stav. 40 až 80 minut po požití se objevují první příznaky. Náhle se zablýskne, něco se jakoby mihne. Zornice jsou silně rozšířené. Záblesky se opakují častěji a častěji. Hrany předmětů se obarvují a deformují. Jakýkoliv zvuk se okamžitě odráží ve změně vidění. Kolem proudí geometrické obrazce v podobě dlouhých vzorů, jež se fantasticky obarvují. Při upřeném pohledu předmět jakoby ožije a mění se před očima. Stíny tančí. Předměty a lidé se proměňují podle toho, jak je podvědomě vnímáme. Myšlenky proudí neuvěřitelnou rychlostí, až je nelze souvisle sdělovat – uprostřed věty intoxikovaný hovoří úplně o něčem jiném než na začátku. Mizí zábrany, stírá se rozdíl mezi egem a id. Nedostavuje se potřeba spánku. Jak intoxikace doznívá, mizí zrakové halucinace a mohou se objevit 122

Seriál

hmatové (pocit, že teču apod.). Návrat do reality bývá provázen paranoiou. Zornice zůstávají rozšířené ještě přibližně deset hodin. Intoxikovaný si celý průběh tripu dokonale pamatuje. Mezi klíčové okamžiky patří ztráta ega (odosobnění) a stejně tak jasné projevy podvědomí. Obojí se využívalo v psychiatrii. Pokud dotyčný cítí byť jen podvědomě strach, může intoxikace snadno sklouznout do tzv. badtripu. Intoxikovaný zažívá těžko popsatelnou hrůzu a návrat do reality je pro něj vysvobozením. V uvedeném stavu se také přihodí nejvíc zranění a úmrtí způsobených vlivem drogy. („Někdo mě pronásleduje,“ vběhne pod auto. „Lezou po mně červi“ a pobodá se nožem.) Naopak v příjemném rozložení mysli se trip prožívá v euforické rovině, ale i ta přináší rizika, i když ne tak velká. („Jsem anděl a umím létat,“ skáče z okna. „Tramvaj, zašlápnu ji,“ skončí pod jejími koly.) K většině těchto nehod dochází až při požití psychedelické dávky, kdy intoxikovaný prožívá (pravé) halucinace a nevnímá realitu. Důležitá je proto dokonalá příprava před intoxikací, aby dotyčná osoba byla na podobné stavy připravena, a rovněž dozor, který dokáže zabránit nejhoršímu. Intoxikace osoby bez jejího vědomí a předchozí přípravy končí často tragicky. Při pokusu v US Army byl intoxikován důstojník, aniž o tom věděl. Vyskočil z okna a zabil se.


kyselinu lysergovou (R) a isolysergovou (S). Názvy všech stereoizomerů amidu jsou potom D-LSD (5R, 8R), D-iso-LSD (5R, 8S), L-LSD (5S, 8R) a L-iso-LSD (5S, 8S). Synonymem pro psychoaktivní LSD-25 je (5R, 8R) izomer. Zbylé tři stereoizomery nevykazují žádné psychické působení až do dávky 500 μg. Ethylamid kyseliny lysergové má přibližně 10krát slabší psychoaktivní účinky než diethylamid a převažuje u něj spíše narkotické působení. Nejvýraznější narkotické účinky vykazuje amid kyseliny lysergové. Vodný roztok kyseliny lysergové i jejího diethylamidu (rozpustný je např. jeho tartarát) vytváří po ozáření UV zářením lumi-deriváty. Proto se LSD musí uchovávat v suchu a temnu, aby se zachovala jeho chemická struktura a psychoaktivní účinky.

2. Chemie

LSD patří k uměle připraveným látkám. Při jeho přípravě se vychází z alkaloidů obsažených v námelu (paličkovice nachová, Claviceps purpurea), především z derivátů kyseliny lysergové. Základní strukturu námelových alkaloidů tvoří tetracyklus indolového typu pojmenovaný ergolin (viz obr. 1). V přírodních látkách je methylován atom dusíku v poloze 6 a další atom uhlíku je navázán v poloze 8. Ve většině případů bývá přítomna dvojná vazba v polohách 8–9 nebo 9–10.

Obr. 2. Reakční schéma LSD

3. Působení

Obr. 1. Ergolin

Kyselina lysergová obsahuje dva chirální atomy (v polohách 5 a 8), které dávají vzniknout čtyřem stereoizomerům. Podle konfigurace na C(8) rozlišujeme 123

Mechanismus působení není přesně znám. LSD se přes zažívací trakt vstřebává zcela. Při pokusech s radioaktivně označeným LSD bylo u myší pozorováno, že až na slabé stopy je rychle vyloučeno z krve a z organismu. 124

Seriál

Nejnižší koncentrace se nacházela překvapivě v mozku, kde se soustřeďovala do oblastí středního mozku zodpovědných za řízení emocí. LSD je z největší části odbouráváno játrech (asi 80 %). I když již není žádné LSD v organismu přítomno, psychické účinky přetrvávají. Lze se proto domnívat, že LSD způsobuje jisté biochemické či neurofyzické změny, které přímo ovlivňují psychiku a přetrvávají i bez přímé přítomnosti LSD. LSD stimuluje centra parasympatiku ve středním mozku, což vede k rozšíření panenek, zvýšení teploty a zvýšení hladiny cukru v krvi. LSD podobně jako jiné námelové alkaloidy způsobuje stahování dělohy. Uplatnění ve farmakologii našly látky příbuzné LSD, u nichž se nevyskytují halucinace a přitom stejně jako LSD ovlivňují hladinu serotoninu a dopaminu. Úspěšně se používají při léčbě migrény a vazomotorických bolestí hlavy i při léčbě Parkinsonovy choroby. 4. Nebezpečí a toxicita

LD50 pro člověka není známa, protože ještě nikdo přímo na následky požití LSD nezemřel. Většina úmrtí bývá způsobena změněným jednáním pod vlivem drogy (viz výše). LSD se může stát startérem psychické poruchy, která by se jinak za celý život neprojevila nebo by se projevila až v pozdějším věku. V souvislosti s LSD se rovněž hovoří o tzv. flashbacku, kdy se náhle dostaví stejný stav jako po požití LSD, ač látka nebyla v organismu přítomna i několik let. Flashback se dá vyvolat i marihuanou. Většina lidí jej pociťuje nepříjemně. Život ohrožuje např. při řízení automobilu. Poslední riziko souvisí se získáváním drogy na černém trhu, neboť LSD může být znečištěno, případně se vůbec nemusí jednat o LSD. Při nezvládnutém tripu se podává symptomatický protijed chlorpromazin (50 mg intramuskulárně). Chlorpromazin působí jako neuroleptikum, zklidňující látka s protipsychotickými účinky. Blokuje pre- a postsynamptické receptory dopaminu. Tabulka 2. LD50 intravaskulárně

zvíře myš krysa králík

dávka [mg/kg] 50 – 60 16,5 0,3


5. Tolerance a abstinenční příznaky

Tolerance na LSD se při opakovaném užití během krátké doby (jeden týden) rychle zvyšuje a dávka dříve účinná nezabírá. Po týdenní abstinenci se vše opět vrací na původní hodnoty. Fyzická závislost není možná. Teoreticky by se mohla vyvinout psychická závislost, to ale nebylo pozorováno. Abstinenční příznaky proto chybí. Občas lidé reagují psychickou averzí po předchozím nevydařeném tripu. 6. Příprava LSD Nedovolená příprava a držení LSD je trestným činem proti § 187 trestního zákona.

LSD lze připravit mnoha způsoby – od totální syntézy po reakce přímo s kyselinou lysergovou. Zjednodušeně popíšu postup přípravy LSD z námelových alkaloidů tak, jak jej vypracoval Albert Hofmann. Hydrochlorid ergotaminu reaguje s bezvodným hydrazinem za vzniku hydrazinia kyseliny D-iso-lysergové, které se diazotuje a vzniklá diazoniová sůl reaguje s diethylaminem v dusíkové atmosféře. Výsledná reakční směs obsahuje LSD a iso-LSD v poměru 5:1. 7. Detekce a stanovení Kellerova reakce

Kellerova reakce je prvním známým kolorimetrickým testem na přítomnost alkaloidů námelu. Stopové množství alkaloidu se rozpustí v ledové kyselině octové spolu s trochou chloridu železitého. Roztok se opatrně přidá do koncentrované kyseliny sírové. Na rozhraní kapalin se objeví modrý kroužek. Po promísení se roztok intenzivně zbarví. Jednoduché deriváty kyseliny lysergové (jako LSD) a alkaloidy skupiny ergotaminu způsobují čisté tmavě modré zbarvení. Alkaloidy skupiny ergotoxinu dají vzniknout zelenému až olivovězelenému roztoku. Citlivost reakce leží v intervalu 30 až 50 μg. Infračervená spektroskopie

Infračervená spektroskopie se používá k přesné identifikaci konkrétní látky. Získané spektrum se porovnává s knihovnou spekter a hledá se shoda s již změřeným alkaloidem.

Smrt u pokusných zvířat byla nejčastěji způsobena zástavou dechu.

Fluorescenční spektroskopie

Všechny námelové alkaloidy obsahující dvojnou vazbu mezi uhlíky 9 a 10 velice intenzivní modře fluoreskují po ozáření UV zářením. U alkaloidů neobsahujících tuto vazbu je fluorescence posunuta do UV oblasti spektra. Na 125

126

Seriál


základě toho vypracoval pan Bowman univerzální metodu, kterou lze zjistit i stopová množství alkaloidů námelu. Citlivost metody se pohybuje kolem 1 ng a umožňuje např. testovat tělní tekutiny na přítomnost stop LSD.

Na jaře roku 1943 zopakoval syntézu LSD-25. Připravil ji v množství řádu desítek miligramů. Při závěrečném čištění a krystalizaci byl vyrušen neobvyklým pocitem, který později popsal takto:

8. Paličkovice nachová

„Minulý pátek, 16. dubna 1943, jsem musel během odpoledne přerušit práci v laboratoři a odjet domů, postihnut pocitem mimořádného neklidu, kombinovaným s nepatrnou závratí. Doma jsem si lehl a upadl do ne nepříjemného stavu podobnému intoxikaci, který se projevoval extrémně stimulovanou imaginací. Ve stavu podobném snu, s očima zavřenýma (denní světlo mi připadalo nepříjemné svou září), jsem pozoroval nepřetržitý tok fantastických obrázků, mimořádných tvarů a kaleidoskopických her s barvami. Asi po dvou hodinách se tyto jevy ztratily.“

Paličkovice nachová (Claviceps purpurea) je vřeckovýtrusná houba, parazitující na travách a ostřicích. Napadá zejména žito (Secale cereale). Napadený semeník změní barvu na fialovou až černou a ze zralého klasu nápadně vyčnívá. Tento zrohovatělý útvar se nazývá námel. Cyklus paličkovice je složitý a námel je jen jedním z vývojových stádií. V současné době se námelové alkaloidy pro farmaceutický průmysl získávají řízenou fermentací. Kultura paličkovice se pěstuje ve speciálním roztoku. Nejlepším zdrojem uhlíku pro růst a produkci alkaloidů je sacharosa či manitol (glukosa vede pouze k růstu). Dusík lze získávat např. ze sojového masa. Vhodný prekursor (2-hydroxylethylamid kyseliny lysergové) pro syntézu LSD-25 je produkován druhem Claviceps paspali. Alkaloidy jsou vedlejším produktem při metabolismu aminokyselin. Nemají žádnou funkci v primárním metabolismu (přežití a růst). Jejich význam pro rostlinu je nejasný. Úspěšnou syntézu alkaloidů řídí celá skupina genů. 9. Historie

Dr. Albert Hofmann pracoval v basilejské společnosti Sandoz (nyní Novartis), kde se zabýval výzkumem nových léčiv. LSD poprvé připravil roku 1938, když zkoumal alkaloidy námelu. Jelikož ho získal jako v pořadí 25. derivát kyseliny lysergové, odkazoval se na něj jako na LSD-25. Předpokládal, že by mohlo působit stejně jako diethylamid kyseliny nikotinové, kterého se užívalo jako analeptika. Pokusy na zvířatech ukázaly jen silný účinek na dělohu, avšak slabší než měl jiný alkaloid námelu ergobasin. Protože se nenašlo žádné farmakologické uplatnění, byl výzkum zastaven. Dr. Albert Hofmann pokračoval dál ve své práci s alkaloidy námelu. Podařilo se mu získat několik látek medicínsky využitelných, které daly vzniknout léku Hydergin. Hlavní cíl byl splněn a dr. Albert Hofmann se mohl vrátit zpět k látce LSD-25, o níž se domníval, že by mohla mít i jiné účinky, než které se projevily při testech. 127

Vše nasvědčovalo vnější intoxikaci LSD-25. Vzhledem k jedovatosti námelu nosil dr. Hofmann vždy pracovní oblek, proto se LSD mohlo vstřebat jen při náhodném kontaktu s kůží. Aby mohl potvrdit účinky látky, rozhodl se provést experiment na sobě samém. Požil 0,5 cl roztoku, který obsahoval 0,25 mg tartarátu diethylamidu kyseliny lysergové (psychedelická dávka!). Množství, o němž se domníval, že je zcela bezpečné. O průběhu intoxikace si vedl záznam. Při cestě na kole se jeho stav prudce zhoršil. Vše se mu v zorném poli vlnilo a kroutilo jako ve křivém zrcadle. Měl pocit, že se nemůže hnout z místa, přitom jel velice rychle. Doma požádal sousedku o mléko jako o nespecifický protijed. Rodinný lékař nepozoroval žádné nenormální příznaky kromě rozšířených zorniček. Subjektivně však viděl svět plný strašných tvarů. Lidské obličeje se proměňovaly do příšerných zjevů. Propadl v bezradnost, ovládl ho strach a zoufalství. Když nejsilnější okamžik intoxikace odezněl, začal kolem něj rej fantastických barev a kaleidoskopických obrázků. Každý zvuk byl doprovázen změnou viděného obrazu. Vnímání se postupně vracelo do normálu. Bylo zřejmé, že LSD je látka s neobyčejně silnými psychoaktivními účinky. Přitom působí již ve velmi malých dávkách. Experiment s třetinovou dávkou provedený jeho spolupracovníky vykazoval stále silný efekt. LSD si našlo cestu do psychiatrie jako lék Delysid. Používal se jednak pro léčbu úzkostí a neuróz, ale zároveň pomáhal psychiatrům pochopit psychózy. Průkopníky ve využití LSD v psychoanalýze a psychoterapii jako pomocné drogy se stali především američtí psychiatři, ale také G. Roubíček a S. Grof v Československu. (Později emigrovali do USA.)

128

Seriál

LSD proniklo mezi mladé lidi jako rekreační droga. Přenášela jim únik z reality přetechnizovaného světa k duchovním zážitkům. Něco podobného si Albert Hofmann po svém hrůzyplném zážitku nedokázal představit. Za „apoštola LSD“ je považován dr. Timothy Leary, který LSD nadšeně propagoval. Jako vyučující na Harvardské univerzitě požádal laboratoře Sandoz o zaslání 100 g LSD (1 milión dávek). Žádost byla zamítnuta a Leary byl propuštěn. Později byl zatčen a odsouzen na 10 let za držení marihuany a LSD. Rozsudek byl rozšířen na 30 let za pašování marihuany. Vysoké tresty ukazují, že celá záležitost měla politický podtext. Po útěku z vězení byl zatčen v Kábulu (Afghánistán) agenty americké tajné služby. Aldous Huxley píše o tajemné medicíně mokša ve své knize Ostrov (Island: A Novel). Je zřejmé, že onou medicínou myslí právě LSD. Nabízí se srovnání s jiným jeho dílem, Konec civilizace (Brave New World), kde se objevuje droga soma s podobnými účinky jako heroin. Zatímco heroin tvrdě odsuzuje, LSD přisuzuje blahodárné účinky. Je uváděno, že když umíral na rakovinu jícnu, napsal své poslední přání: LSD – try it – intramuscular – 100 mmg. Paní Huxleyová mu vlastní rukou dala injekci a on umíral klidně a vyrovnaně.


do barevného nádechu. Když jsem zavřel oči a zaposlouchal jsem se do house music, byl jsem unášen barevnýma tunelama časoprostorem. Všude kolem mě proudily tisíce barev, jež splývaly jedna v druhou a já jsem měl úžasnej pocit. V celém pokoji se blýskalo (asi venku někdo v půl třetí ráno svářel :-)) a světlo se pomaloučku rozsvěcelo a zhasínalo. Když jsem se „zapomněl“ a zakoukal na D., tak se proměnil v úžasnou holku. Prostě na pár sekund jsem měl co dělat sám se sebou. Pak jsem se radši probral a uviděl zase D., ale na těch pár okamžiků jsem byl přesvědčen, že tam ta holka leží. Člověk měl chuť buď snít, nebo povídat. Mluvil jsem vo všem, co mě napadlo. Jenže to nebylo tak lehký, protože myšlenky proudily nesmírnou rychlostí a v půlce věty jsem už přemýšlel o úplně něčem jiným. Rozhovor (a vlastně všechno) se odehrávalo ve zcela jiný rovině než normálně a bylo to absolutně upřímný a pravdivý, i když se to nezdá. Ráno se dostavily i hmatový halucinace. Měl jsem pocit, že všechno teče – čeho sem se dotknul, se rozplynulo. Oblečení po mně podivně klouzalo. Vydal jsem se na snídani. Už jenom cesta dolů byla celkem paranoidní, každej se na mě koukal a bavil se o mně. A co teprve v jídelně! Eště že se mnou seděl u stolu D. Pak jsem šel do školy. Takhle dobrodružnou cestu jsem ještě nezažil – po chodníku se plazili barevní „hadi“ a na pouličním osvětlení visely duhový kolečka. Když jsem vstoupil do třídy, uviděl jsem ospalou bandu, která řešila nepodstatný problémy. Nejdřív jsem se je snažil sledovat, ale pak jsem se na to vykašlal. Hodně jsem se bál první hodiny (občanka), protože učitelka by si mohla všimnout mejch zornic velkejch jak vrata vod stodoly. Zaplaťpánbůh, všechno bylo v pohodě, až na to, že jsem byl tasenej a rozhodovalo se mezi 1/2. Zkuste si takhle na dojezdu napsat cvičení o formách státu a vlády. Stojí to za to, já sem měl co dělat, aby mně tužka nezůstávala ležet na papíře.

10. Popis tripu

Následující text popisuje autentický zážitek po intoxikaci LSD. Dotyčná osoba si přála zůstat v anonymitě. „Rozhod jsem se, že zkusím objevit nový svět, svět mnohem hezčí a barevnější než je ten, ve kterým žijeme. Stalo se tak jedné dlouhé zimní noci, když jsem se vrátil z kina. Vzal jsem si čtvrtku papíru (tím nemyslím čtvrtku jako A4, ale čtvrtinu papírku 10,0x5,0x0,5 mm :-)) a D. taky. Čekal jsem přes hoďku a pořád nic (asi jsem byl imunní :-)), a tak jsem se naštval a dal si pod jazyk i zbylou půlku tripa. Po další hoďce začaly barvy nabírat na intenzitě a občas jsem uviděl kolem sebe pár zelenomodročervených proužků. S dobou se jejich počet zvyšoval, až tvořily dlouhé trojbarevné řady. Světelná show se pomalu rozjížděla. Najednou za mnou vybouchla obrovská světlice, reflexivně jsem se otočil, jenže jsem koukal jen na dveře. No nic, ale vyvedlo mě to trošku z míry.

Zbytek dne jsem přežil a pak mě čekal nerušený 14hodinový spánek. Bylo to skvělý, úžasný, neuvěřitelný, … stálo to za to. Už se těším na další výlet za hranice reality!“

Z nezajímavých předmětů se staly kouzelné, stíny a světla se roztančily (to byste nevěřili, jak dlouho se dá dívat na bílou zeď :-)) a realita se nořila stále víc 129

130

Seriál


Omamné látky II – Ethanol

11. Dostupnost

LSD nepatří v České republice mezi nejběžnější drogy. Na parties se většinou dává přednost MDMA (extasy, extáze). LSD je obvykle nabízeno v podobě papírků napuštěných tartarátem. Jedna čtvrtka obsahuje běžně 10 x 10 = 100 jednotlivých tripů. Cena celé čtvrtky se pohybuje kolem 10 000 Kč. Jeden trip (cca 100 μg LSD-25) stojí mezi 200 až 250 Kč. Kvalita je velmi rozdílná, většina tripů obsahuje i jiné látky. 12. Jiné názvy

blotter, papír, čtvereček, dekl, kyselina, acid, vitamin A, trip, výlet, cykloturisťák, … 13. Příbuzné látky

Halucinogenní účinky má rovněž meskalin, látka získaná z mexického kaktusu. Psilocin a psilocybin jsou látky poprvé izolované Albertem Hofmannem z mexické houby lysohlávka mexická (Psilocybe mexicana). V Čechách roste její rodový příbuzný lysohlávka česká (Psilocybe bohemica). Psilocybin je stabilním fosforečným esterem nestálého psilocinu, který na vzduchu podléhá chemickým změnám. Průběh intoxikace je v případě psilocybinu jakoby surovější než u LSD. 14. Vysvětlení pojmů

trip, blotter: papírek napuštěný LSD. trip: zážitek při intoxikaci LSD. flashback: stejný stav jako po požití LSD, i když LSD nebylo požito třeba několik měsíců. Objevuje se náhle, často po intoxikaci THC (marihuana). id: nevědomá oblast osobnosti, zapomenuté a zavržené zkušenosti a představy, oblast pudů. ego: vědomá oblast osobnosti, já. 15. Literatura

• Hofmann, A.: LSD mé nezvedené dítě, ISBN 80-85235-46-3: popis historie LSD

Ethanol patří z chemického hlediska do skupiny látek zvané alkoholy, stejně tak jako např. methanol, ethylenglykol nebo menthol. Když však nechemik mluví o alkoholu, má obvykle na mysli právě ethanol, líh. V dalším textu se budeme tvářit jako nechemici a budeme o ethanolu hovořit jako o alkoholu. Tabulka 1. Ethanol

název chemický název vzorec typ drogy účinná dávka smrtelná dávka pocity závislost hlavní riziko nebezpečí

ethanol CH3CH2OH hypnotikum přibližně 30 g absolutně u dospělého člověka 100–300 g absolutně u dospělého člověka sobeckost, veselost, sdílnost, snížená soudnost, odstranění zábran, zvýšení sebedůvěry, občas agresivita psychická i fyzická bezvědomí s aspirací zvratků, poruchy koordinace pohybů; smrtelné autonehody, umrznutí 3/5

Obsah

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

• Řeháček, Z., Sajdl, P.: Ergot Alkaloids, ISBN 80-200-0283-9: rozsáhlé informace o chemii námelových alkaloidů 131

alkohol

132

Subjektivní pocity Metabolismus Opilost Nebezpečí a toxicita Tolerance a abstinenční příznaky Léčba alkoholismu Výroba ethanolu Saccharomyces cerevisiae Detekce a stanovení Historie Alkoholické nápoje Dostupnost Příbuzné látky Literatura

Seriál

1. Subjektivní pocity

Alkohol tlumí centrální nervovou soustavu a působí jako hypnotikum. Navozuje celkový pocit uvolnění a optimismu, ačkoli někdy (při špatném naladění) se dostavují pocity lítosti a marnosti. Již v malých množstvích alkohol prodlužuje reakční dobu, zhoršuje koordinaci pohybů, tlumí bolest. Alkohol odstraňuje zábrany, lidé jsou pod jeho vlivem společenštější, upovídanější (i v cizích jazycích), sebevědomější a někteří jedinci také agresivnější. Snižuje se pozornost. Navzdory mizení zábran sexuální potence klesá. Při vyšších dávkách se přidává nevolnost a zvracení, celkový útlum vedoucí ke spánku (jistě si vybavíte pohled na notorického pijáka, ležícího čelem na stole) až k bezvědomí. Smrt nastává útlumem dýchacích center. Smrtí ovšem každý zážitek s alkoholem nekončí, podle klasičtějšího scénáře přichází po vystřízlivění nebo po probuzení kocovina. Kocovinu působí zejména narušení vodní a minerální rovnováhy. Proto je vhodné po nepříjemném probuzení co nejrychleji doplnit vodu a minerály (vřele mohu doporučit např. větší množství minerální vody). Na kocovině se též nemalým dílem podílí zbytkový alkohol a acetaldehyd, vzniklý jeho přeměnou v těle. Alkohol označuji jako „sobeckou drogu“, což podle mě nejlépe vystihuje její působení. 2. Metabolismus Vstřebávání

Vstřebávání alkoholu začíná již v ústech, ačkoli tato cesta není nejpodstatnější. K tomu, aby se tento způsob vstřebávání projevil, je třeba alkohol v ústech déle podržet. Většina alkoholu se po požití vstřebává trávicím traktem. Asi 20 % je vstřebáno v žaludku, zbytek v dvanáctníku a v horní části tenkého střeva. Kuriózním způsobem je vstřebání skrze poraněnou kůži, ke kterému může dojít při ošetření větší poraněné plochy lihovým roztokem. Tímto způsobem může na určitý čas stoupnout koncentrace alkoholu v krvi a mohou se dostavit i známky opilosti. Některé látky vstřebávání alkoholu urychlují. Například oxid uhličitý v šumivých nápojích způsobí prokrvení žaludeční sliznice a zrychlí tak vstřebání alkoholu žaludkem. Stejně působí i aromatické látky a hořčiny. Naopak cukry vstřebávání alkoholu zpomalují. Vliv na vstřebávání má i teplota, teplejší nápoje jsou vstřebávány rychleji. Samozřejmě, že vstřebání ovlivňuje i momentální psychický stav jedince, přičemž únava a nervové vypětí vstřebávání zpomalují. Nemalý vliv má obsah žaludku. Je-li žaludek prázdný, vstřebávání probíhá snadno, jinak dojde k okamžitému zředění alkoholu a zpomalení jeho vstřebávání, obzvlášť, když se v žaludku válí potrava bohatá na bílkoviny a tuky. 133


Z tenkého střeva je alkohol veden vrátnicovou žilou do jater. Při jakémkoli jiném vstřebání (orálně, dermálně, rektálně) k cestě přes játra nedochází a alkohol se dostává přímo do krve. Buněčný metabolismus

Po vstřebání je alkohol dvojstupňově oxidován v cytoplasmě hepatocytů jater. Enzym alkoholdehydrogenasa jej převede na acetaldehyd, který je dále oxidován na acetát a zpracováván jako potrava. Alternativním způsobem oxidace, kterou se přeměňuje asi 10 % alkoholu, je působení enzymu katalasy ve spolupráci s peroxidem vodíku. 15 % alkoholu je přeměněno mikrosomální monooxygenasou. Při této reakci vzniká acetaldehyd a vytváří se peroxid vodíku. Oxidace alkoholdehydrogenasou je však nejdůležitější. Odbourávání alkoholu tímto enzymem probíhá stejnou rychlostí (cca 0,12–0,15 ‰ alkoholu za hodinu). Při oxidaci alkoholu tímto způsobem vzniká nadměrné množství NAD+, které buňka nestačí zpracovat. Proto dochází ke zvýšené redukci pyruvátu na laktát. Tato situace se vyvíjí poměrně rychle a může vést ke komatu. Alkoholdehydrogenasa u žen není tak účinná jako u mužů, a proto se ženy opijí menším množstvím alkoholu. Někteří lidé, především ve východní Asii, mají zmutovaný gen pro alkoholdehydrogenasu snižující její účinnost. Snesou proto mnohem méně alkoholu. Alkohol je pro organismus významným zdrojem energie. Oxidací 1 g ethanolu se získá 30 J. Množství 250 g alkoholu je tedy pro průměrného dospělého člověka dostatečným zdrojem energie pro celý den. V případě chronického alkoholismu tedy klesá chuť k jídlu a snižuje se tak množství přijatých živin, především bílkovin. Zvýšená produkce acetylkoenzymu A vede k nadměrné syntéze cholesterolu a triglyceridů. Tuky se tak nadměrně hromadí v játrech, kde vznikají tuková centra. Z dlouhodobějších účinků je třeba připomenout vliv nadbytečného peroxidu vodíku na mastné kyseliny membrán, což se projevuje jejich poškozením. Působení

Alkohol a acetaldehyd působní zejména na játra a centrální nervovou soustavu. Je narušen metabolismus sacharidů a lipidů. Acetaldehyd vytěsňuje vápník z membrán (vápník slouží mimo jiné jako přenašeč informace uvnitř buněk) a zasahuje do metabolismu biogenních aminů, které slouží jako nervové přenašeče. Alkohol působí močopudně, tento efekt vzniká jeho působením na zadní lalok hypofýzy. Nadměrné močení spouští kompenzační mechanismus v podobě žízně.

134

Seriál

Alkohol jako malá molekula proniká membránou mezi mozkem a krevním řečištěm. V mozku pravděpodobně způsobuje vyplavení endorfinů – hormonů radosti. Jeho depresivní účinky naopak vznikají působením na GABA receptory. Smrt mozkových buňek nastává v důsledku nadměrné koncentrace vápníku uvnitř buňky. Vylučování

Asi 5 až 10 % alkoholu se vylučuje v nezměněné formě, 4 až 7 % dechem, 1 až 3 % močí. Vylučování alkoholu močí a dechem je úměrné jeho hladině v krvi. Zbytek alkoholu je přeměněn v rámci metabolismu organismu.


dechového centra. V těžké opilosti může rovněž dojít k vdechnutí zvratků a udušení. Značné nebezpečí představuje alkohol při řízení motorového vozidla. Prodloužení reakční doby a vzrůst sebedůvěry vede k tragickým následkům. Většinu dopravních nehod pod vlivem alkoholu způsobují řidiči s 1,5–2 ‰ alkoholu v krvi. Rozšíření podkožních kapilár způsobuje větší tepelné ztráty. Alkoholik, který usne v zimě venku, může proto umrznout. Požití methanolu místo ethanolu často končí slepotou a smrtí. Jelikož obě látky nelze od sebe smysly odlišit, k záměně může dojít velice snadno.

3. Opilost

5. Tolerance a abstinenční příznaky

Opíjet se dá způsobem románským, kdy člověk postupně upíjí a udržuje si určitou hladinu alkoholu v krvi, nebo způsobem germánským, kdy pije, pije až padne.

Tolerance k alkoholu postupně vzrůstá. U chronických alkoholiků však stačí malé množství alkoholu, neboť jejich organismus je doslova naimpregnován a alkoholdehydrogenasa nestačí odbourávat.

Tabulka 2. Projevy organismu v závislosti na množství alkoholu v krvi

Chroničtí alkoholici se ráno probouzejí s třesem rukou, pocitem úzkosti a případně krátkodobými halucinacemi. Vše napraví ranní doušek. Při náhlém vysazení alkoholu se dostavuje delirium tremens. Alkoholik vidí děsivé halucinace (většinou malá zvířata, např. bílé myši), potí se, třese se a chce se mu zvracet. Delirium tremens vážně ohrožuje život a postižený musí být ošeřen. Stav ustupuje po několika hodinách až dnech.

Množství do 0,2 ‰ 0,2–0,3 ‰ 0,3–0,5 ‰ 0,5–1,0 ‰

1,0–1,5 ‰ 1,5–2,0 ‰ 2,0–3,0 ‰ 3,0–4,0 ‰ nad 4,0 ‰

Projevy

Normální fyziologický stav Zvýšená fyziologická hladina alkoholu v krvi Je znát, že osoba nějaký alkohol pila Osoba může být lehce podnapilá. V jednání se ale neprojevují žádné vážné poruchy. Lehké známky opojení zejména u lidí nezvyklých pít. Bývají poruchy jemných funkcí, mírné snížení soudnosti a pozornosti, zvýšení sebedůvěry, mnohomluvnost. Střední stupeň opilosti. Pozornost je snížena a projevují se poruchy koordinace. Reakce na mozkové podněty jsou zpomaleny. Těžký stupeň opilosti. Projevem bývá blábolivá řeč, psychické poruchy, neschopnost samostatné chůze. Obluzení a narkóza Smrt

6. Léčba alkoholismu

Alkoholikovi je nutno poskytnout především psychologickou pomoc. Jako doplňkové léčivo lze použít disulfiram (obr. 1, Antabus®), který blokuje další oxidaci acetaldehydu, vzniklého z ethanolu. Pokud antabovaný požije alkohol, dostaví se za 5 až 15 minut pocit tepla v obličeji, bolest v týle, těžké dýchání, nevolnost, zvracení a odpor k dalšímu pití. Při větším množství vypitého alkoholu nastane kolaps a smrt. S

Účinek alkoholu je však u každého člověka jiný, závisí na věku (u dětí je účinek větší než u dospělých) a navyklosti alkoholu, ale též na tom, jak pružně funguje metabolismus toho kterého člověka. Adrenalin zvyšuje vnímavost vůči alkoholu.

N

S S

N

S

Obrázek 1. Vzorec disulfiramu

4. Nebezpečí a toxicita

Smrtelná dávka čistého ethanolu je asi 100–300 g u dospělého člověka při perorálním požití. U dětí pak stačí množství 10–15 g. Smrt nastává selháním 135

136

Seriál


Denní dávka disulfiramu se pohybuje kolem 250 mg. Disulfiram se pomalu vstřebává a metabolizuje. Ještě 14 dní od ukončení léčby se projevuje jeho účinek. Pacient se musí důsledně vyhýbat alkoholu a to např. i vodě po holení.

Saccharomyces cerevisiae dávají jednoznačně přednost kvašení a to i za přístupu vzduchu. Pouze v případě, kdy klesá koncentrace cukru (potravy), dochází k syntéze dýchacích enzymů a kvasinky oxidativně odbourávají ethanol.

7. Výroba ethanolu

Saccharomyces cerevisiae jsou zajímavé i z molekulárně biologického hlediska. Genetickou manipulací se je podařilo přimět k produkci vakcíny proti hepatitidě B. V roce 1996 byl zmapován jejich úplný genom.

Líh se vyrábí v první řadě alkoholickým kvašením zemědělských produktů. Nejčastěji se k tomuto účelu užívají brambory. Vyprané brambory se rozvaří na kaši, bramborová kaše se smíchá se sladem a s vodou a zapařuje se při cca 60 °C. Škrob se účinkem enzymu diastasa zhydrolyzuje na maltosu. Zcukernatělá hmota se po ochlazení v kvasných kádích zkvašuje působením kvasnic (Sacchsromyces). Teplota se udržuje pod 30 °C. Zkvašený materiál, obsahující maximálně 14 % alkoholu, se poté destiluje ve sloupcových kolonách. Takto získaný líh obsahuje až 95 % ethanolu. Líh se vyrábí též z melasy (odpadní produkt z cukrovaru), cukrové třtiny, cukrové řepy, obilnin, rýže a bobulí různého ovoce obsahujícího cukr. Pro průmyslové použití se ethanol vyrábí katalytickou oxidací ethylenu. Takto vyrobený ethanol je zákonem zakázáno použít v potravinářství. Zkuste si rozmyslet, jak byste rozpoznali líh vzniklý kvašením přírodních produktů a líh vyrobený z ethylenu. 8. Saccharomyces cerevisiae

Patří do skupiny hub zvané kvasinky. Používají se potravinářském průmyslu, neboť dokáží přeměnit cukry na ethanol a oxid uhličitý. Jejich metabolismus začíná glykolýzou (zájemci si o ní jistě rádi přečtou v jakékoli učebnici biochemie), kdy se glukóza přeměňuje na pyruvát (kyselinu 2-oxopropionovou). Tento proces je společný všem živým organismům a probíhá, když organismus potřebuje získat energii. Má-li organismus přístup ke kyslíku a může-li tedy obnovit zredukované koenzymy, je pyruvát oxidační dekarboxylací převeden na acetylkoenzym A, který je zpracován v citrátovém cyklu na oxid uhličitý a vodu. Takový průběh metabolismu se označuje jako dýchání. Za nedostatečného přístupu kyslíku je situace jiná. V případě vyšších živočichů je pyruvát zredukován na laktát (kyselinu 2-hydroxypropionovou). Tento pochod dočasně zajišťuje dostatek oxidovaných forem koenzymů. U kvasinek se toto děje odlišným mechanismem. Pyruvát je nejprve dekarboxylován na acetaldehyd a poté zredukován na ethanol. Říkáme, že probíhá kvašení. 137

9. Detekce a stanovení Kvalitativní metody

Nejznámější kvalitativní metodou je použití dechové trubičky, kdy analyzovaná osoba vydechne vzduch přes trubičku do sáčku. Ten slouží pouze ke kontrole toho, zda osoba skutečně nějaký vzduch vyfukuje. Důležitý je obsah trubičky. Alkohol v dechu svými redukčními účinky způsobí změnu barvy látky v trubičce ze žluté na zelenou. Zkuste si rozmyslet, která anorganická látka se takto chová. Zkouška není zcela specifická, zbarvení mohou způsobit i jiné látky s redukčními vlastnostmi, např. aceton, menthol či alkohol vzniklý zkvašením zbytků potravin v ústech. Tato metoda je dnes již zastaralá a nepoužívá se. Detekce se místo toho provádí spektrofotometrickými analyzátory v infračervené oblasti. Ani tyto metody zjištění obsahu alkoholu nejsou zcela přesné a ač uvádějí rovnou množství alkoholu v krvi, na výsledek by se mělo pohlížet spíše kvalitativně. Klinické testy

Před odběrem krve je potenciálně opilý vyšetřen lékařem, který pozoruje, zda vykazuje nějaké známky opilosti (např. špatná koordinace pohybů, problémy s výslovností, atd.) Tato metoda slouží pouze k doplnění informací, mimo jiné též proto, že při stejném množství alkoholu v krvi se mohou různí lidé chovat různě. Objektivní stanovení

K objektivnímu stanovení alkoholu v krvi je třeba krev zanalyzovat. Pro forensní účely je třeba správně vybrat okamžik odběru. K analýze krve se používají zejména chemické a fyzikálně chemické metody. Za nejpřesnější se považuje plynová chromatografie, která se běžně používá ke stanovení plynných a těkavých látek ve vzorku. Druhým způsobem stanovení obsahu alkoholu v krvi je tzv. Widmarkova metoda, která je dostatečně přesná a citlivá, ale není specifická. Při stanovení reagují totiž i jiné redukující látky, např. acetaldehyd, aceton či éter.

138

Seriál


11. Alkoholické nápoje

Widmarkova metoda

Pro provedení Widmarkovy zkoušky se odebírá asi 5 až 8 ml krve. Při odběru se k desinfekci nesmí užívat alkoholu ani jiných těkavých látek, neboť by došlo ke zkreslení výsledků. Princip Widmarkovy metody spočívá v oddestilování ethanolu obsaženého v krvi a jeho oxidaci známým nadbytkem dichromanu draselného v kyselině sírové. Přebytek dichromanu se stanoví jodometrickou titrací. Metoda není specifická, neboť v krvi mohou být obsaženy i jiné látky, které dichroman oxiduje. 10. Historie

Název alkohol pochází z arabského al-kahal, což znamená jemná substance. Vzniká při kvašení cukru. Účinky zkvašených nápojů byly pozorovány velice záhy, přirozené kvašení bylo objeveno zřejmě již v pravěku. Brzy lidé začali z cukernatých a škrobnatých rostlin vyrábět alkoholické nápoje. Vedou se spory o tom, zda prvním alkoholickým nápojem bylo pivo nebo víno. Víno se vyrábělo na území Blízkého východu již před 6000 či 8000 lety. Ve starověkém Egyptě bylo víno již velice rozšířené. Do Řecka se alkohol dovážel. Řekové a Římani měli dokonce i bohy vína, Dionýsa a Baccha. Do Francie se vinná réva dostala asi v 5. století našeho letopočtu. První dochované informace o konzumaci piva pocházejí ze starověké Mezopotámie z doby před 7 až 8 tisíci let. Na egyptských kamenných deskách můžeme nalézt první návody na výrobu piva. Kvašením lze vyrobit nápoje o obsahu do 14 % alkoholu. Ačkoli destilace byla lidem známa již ve starověku, první destilovaný alkohol byl vyroben až v 11. století. Ne že by lidé ve starověku nezkoušeli destilovat víno (díky rozvinuté alchymii se totiž pokoušeli destilovat úplně všechno), ale výsledkem destilace vína byl nápoj, chutnající jako voda. A byla to skutečně voda, neboť ve starověku neznali chlazení, a tak jim veškerý alkohol vytěkal. A tak si lidé museli na „zábavu“ spojenou s tvrdým alkoholem ještě chvíli počkat. V některých kulturách byl alkohol zakázaný, již ve starověku jej odmítali např. Konfucius, Buddha či Mohamed. V moderní historii se s prohibicí setkáváme ve 20. letech 20. století v USA, její zavedení se však minulo účinkem. I dnes je v některých zemích (např. severské země jako Norsko, Švédsko) konzumace alkoholu výrazně omezena.

139

• Brandy je vinná pálenka. Její chuť se liší podle použitých hroznů, půdních a klimatických podmínek. Řecké brandy (Metaxa) chutná jinak než gruzínské, francouzské, atd. Cognac (koňak) označuje brandy, pro které se pěstuje víno výhradně v okolí francouzského města Cognac. • Calvados je pojmenování francouzského destilátu z jablek. • Gin se vyrábí destilací obilí. Je aromatizován rozsáhlým výběrem kořením s převahou jalovcových bobulí, což mu dává typickou vůni a chuť. • Rum je označení pro lihovinu získanou výhradně z cukrové třtiny. Má jemnou, jakoby kokosovou chuť, naprosto odlišnou od tuzemáku. • Tequila vzniká zkvašením a destilací šťávy z modrého agáve rostoucího v Mexiku. Tequila je určena místem původu, konkrétně státem Janisco, kde se nachází město Tequila. Mezcal je tequile podobná lihovina získavaná ale z jiného druhu agáve. Občas se do láhve s mezcalem přidává červ. • Vodka se dá získat destilací téměř libovolného kvasného materiálu (nejčastěji brambory, pšenice, cukrová řepa), i když v současnosti se vyrábí výhradně z obilí. Čistá vodka má naprosto neutrální chuť. Obsahuje líh, vodu, případně glycerin a cukr. Lze ji dochutit nejrůznějšími esencemi. • Whisky pochází z Irska, ačkoli známe i skotskou a kanadskou whisky a americký bourbon. Kouřové aroma whisky získává, když se suší zelený slad na roštech, pod nimiž doutná rašelina a dřevěné uhlí. Skotská whisky se vyrábí z ječeného sladu (malt) nebo z nesladového ječmene (grain. Irská whisky se třikrát destiluje, aby dosáhla jemné a vyrovnané chuti. Naopak bourbon je silný a aromatický. Vyrábí se ze základu s alespoň 51% podílem kukuřice. Míchané nápoje – koktejly

• Irish Coffee o o o o

6 cl irské whisky horká černá káva cukr šlehačka

Do sklenice na irskou kávu vlijeme whisky a doplníme kávou. Ozdobíme našlehanou šlehačkou. Můj oblíbený nápoj pro zimní večery. • Tequila Sunrise 140

Seriál

o o o

5 cl stříbrné tequily 2 cl grenadiny pomerančový džus

Tequilu nalijeme do vychlazené sklenice s ledem. Doplníme pomerančovým džusem po okraj. Opatrně vlijeme grenadinu, aby vznikl efekt vycházejícího slunce. Ozdobíme plátkem pomeranče. Dokáže zpříjemnit i tu nejnudnější párty!

buněk očního nervu si tak sama z methanolu vyrobí formaldehyd, který poté způsobí slepotu. Je však důležité si uvědomit, že jde o tutéž alkoholdehydrogenasu, která oxiduje ethanol. Proto jsou-li v těle přítomny oba tyto alkoholy, je ethanol oxidován přednostně a methanol je bezpečně vyloučen. Ethanol tedy funguje jako protijed methanolu. Proto může být v destilátech obsaženo zdánlivě velké množství methanolu. Ethanol + rohypnol

Ethanol spolu s rohypnolem působí obluzení, účinek obou látek se zesiluje. Po odeznění snových stavů se objevuje ztráta paměti a velmi nepříjemné abstinenční příznaky. Kombinace jakéhokoliv léku z ethanolem může být nebezpečná, protože lze jen těžko předpokládat, jak spolu budou reagovat.

• Pedro Collins o o o o


5 cl světlého rumu 3 cl citrónové šťávy 1 cl cukrového sirupu soda

14. Literatura

Rum, citrónovou šťávu a cukrový sirup nalijeme do sklenice a promícháme. Přidáme led a dolijeme sodou. Ozdobíme plátkem citrónu a koktejlovou třešničkou. Za horkých letních dnů upřednostňuji odlehčenou variantu tohoto nápoje, kdy se použije jen 3 cl rumu a o něco méně citrónové šťávy. Velice osvěžující, ale nesmí se to s ním přehánět.

• Tesař, J.: Soudní lékařství, druhé vydání, Avicenum, 1976, Praha • Kelblová, M.: Koktejly – 931 receptů míšených nápojů, druhé vydání, Grada Publishing, 2002, Praha, ISBN 80-247-0343-2

12. Dostupnost

Alkohol je v České republice velice snadno dostupný, neboť patří k legálním drogám. Běžně se prodává v supermarketech a alkoholické nápoje si lze objednat v restauracích. Není neobvyklé, že k alkoholu mají přístup i mladiství. Stát daní líh spotřební daní ve výši 234 Kč na 1 l absolutního alkoholu (rok 2003). 13. Příbuzné látky Methanol

Je ethanolu velice podobný, smysly jej prakticky nelze odlišit. Vzniká při výrobě lihových destilátů destilací zkvašeného ovoce jako vedlejší produkt z dřevnatých částí (např. pecky). Ty obsahují polysacharidy s methylovanými hydroxylovými skupinami, které se varem rozkládají a uvolňují methanol. Methanol má teplotu varu nižší než ethanol, proto jej lze z větší části od ethanolu oddělit frakční destilací (první frakce o nižší teplotě varu se vylévá). Methanol jako takový není pro lidský organismus škodlivý. Toxické jsou až produkty jeho metabolismu. Methanol je alkoholdehydrogenasou oxidován na formaldehyd, který je pro organismus vysoce jedovatý. Alkoholdehydrogenasa 141

142

Seriál

Omamné látky III – Speedy

1. Subjektivní pocity

Pervitin

Ve třetím díle našeho seriálu si něco povíme o skupině látek, zvané stimulanty, zejména o jednom ze zástupců – pervitinu. Tabulka 1. Pervitin

název chemický název

pervitin (S)-N-methylamfetamin H N

vzorec typ drogy účinná dávka smrtelná dávka pocity závislost hlavní riziko nebezpečí

stimulant 50–250 mg absolutně nezjištěno (o něco vyšší než účinná) příval energie, potlačení negativních tělesných pocitů (hlad, žízeň, únava…), zvýšení sebevědomí, zrychlení myšlenek pouze psychická smrtelné vyčerpání, sebevražda v depresi, stihomam 4/5

Obsah

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.


Hlavní účinek pervitinu spočívá ve stimulaci centrální nervové soustavy. Zrychluje se srdeční tep i dechová frekvence, roste krevní tlak. Člověk se více potí. Zorničky jsou rozšířené. Ze subjektivního hlediska lze účinek pervitinu popsat jako absolutní potlačení jakýchkoli nepříjemných pocitů. Jednak mizí pocit únavy, dotyčný má k dispozici takové množství energie, že i kdyby chtěl usnout, nemůže. Fyzická i psychická výkonnost organismu je silně zvýšena. Dotyčný působí až nervózním a neklidným dojmem. Dostavuje se pocit euforie a sebejistoty. Pervitin podporuje myšlenkovou aktivitu, ale za cenu výrazného snížení její kvality. Dotyčný je ovšem o kvalitě svých myšlenek hluboce přesvědčen. Je velice přátelský a hovorný. Často však není ochoten pochopit, že druzí z jeho hovornosti nemusí být zrovna nadšení, a tak s nimi mluví, i když ho nechtějí poslouchat. Z dialogu se tak často stává velmi dlouhý monolog. Zvyšuje se pozornost a soustředěnost, a to někdy do takové míry, že se člověk ponoří do jedné činnosti i na několik hodin, aniž by si to vůbec uvědomil. Ztrácí se chuť k jídlu i pocity žízně. To může být v případě žízně celkem nebezpečné, neboť pokud není přísun tekutin vědomě kontrolován, může to snadno vést až k dehydrataci. A vzhledem k tomu, že je potlačena i potřeba močit, objevuje se i opačné nebezpečí. Byly popsány případy prasknutí močového měchýře, ale jsou to spíše výjimky. Snižuje se též vnímavost vůči chladu a ostatním tělesným pocitům. Je zajímavé, že po požití pervitinu přestává působit alkohol a snižují se i účinky THC. Po požití pervitinu trvá stav bdělosti i několik dní. Když droga přestává působit, je člověk stále psychicky aktivní, ale tělesné energie se nedostává. I přes výraznou fyzickou únavu bývá problémem usnout. Tento stav bývá doprovázen pocity strachu, úzkosti a depresí. Doba spánku potom ovšem může dosahovat i třiceti hodin. Pervitin se obyčejně užívá při příležitostech, kdy je třeba vydržet dlouho akční a bdělý. Obvyklým příkladem jsou různé taneční akce, ale pro někoho může být důvodem i potřeba dlouhodobějšího studia.

Subjektivní pocity Popis Vstřebávání Působení Chronické užívání Příprava pervitinu Historie Dostupnost Jiné názvy Příbuzné látky Literatura

2. Popis

Pervitin je bílý mikrokrystalický prášek bez zápachu, hořké chuti. Zbarvení méně kvalitních komerčních forem může být daleko pestřejší, podle obsahu nečistot (zejména jodu a červeného fosforu) může mít žlutou, červenou, fialovou až hnědou barvu. Kvalitu konečného produktu určuje jak výchozí látka, tak preciznost výroby. Na černém trhu se podle výchozí látky rozlišuje pervitin solutanový, modafenový a efedrinový. Nejkvalitnější bývá pervitin efedrinový, k jehož výrobě je použit čistý efedrin.

143

144

Seriál


3. Vstřebávání

6. Příprava pervitinu

Život uživatele pervitinu může být celkem pestrý, má totiž hned několik možností, jak do sebe drogu dostat. Každý s sebou nese jistá rizika. Jednak je to nitrožilní aplikace, o jejímž nebezpečí se snad ani nemusíme zmiňovat. Účinek se potom dostavuje prakticky okamžitě. Další možností je šňupání, zde je celkem nepříjemný leptavý účinek pervitinu vůči nosní sliznici. Často dochází ke krvácení z nosu, dlouhodobější užívání může vést k úplnému rozleptání a vypadnutí nosní přepážky. Někdy se droga zahřívá na alobalu a inhalují se její výpary. Při šňupání či inhalaci se účinek dostavuje za 5 až 10 minut. Konečně je možné drogu přímo sníst, což se ovšem obvykle nečiní přímo kvůli zmíněným leptavým účinkům a v neposlední řadě též kvůli nevalné chuti. Droga se proto balí do ubrousku. Prodleva mezi požitím a nastoupením účinku je v případě orální aplikace největší, účinek se dostavuje do jedné hodiny. Hlavní příznaky účinku potom trvají 8 až 24 hodin. Již 20 minut po požití lze pervitin nalézt v moči, kde je ho možné detekovat i po 14 dnech.

Nedovolená příprava a držení pervitinu je trestným činem proti § 187 trestního zákona.

4. Působení

Pervitin působí na centrální nervovou soustavu. Zvyšuje zde koncentraci neurotransmiterů (látek, které umožňují přenos nervového signálu na synapsích mezi jednotlivými nervovými buňkami), zejména dopaminu, noradrenalinu a serotoninu. Po odeznění účinku drogy jsou tyto látky úplně vyčerpány, což je příčinou nepříjemného stavu. 5. Chronické užívání

Při chronickém užívání dochází velmi rychle k vzniku psychického návyku. Rychle též stoupá tolerance a jsou vyžadovány vyšší dávky. Fyzická závislost v případě pervitinu nevzniká. Rozvíjí se toxická psychóza – dotyčný trpí častými pocity strachu, neklidu a depresemi, což může vést i k sebevraždě. Člověk je extrémně podezíravý, vztahovačný až paranoidní. Všichni jsou tu kvůli němu, každé auto, které projede pod okny, patří policii, každý člověk, který sedí sám v hospodě, je tajným agentem… Člověk je celkově fyzicky sešlý, hubne, zhoršuje se jeho imunita, kosti jsou křehčí, klouby bolavější. Na mozku mohou vznikat trvalá poškození, v některých případech se rozvíjí demence či schizofrenie. Užití pervitinu spolu s antidepresivy je životu nebezpečné.

Příprava pervitinu je triviální a zvládne ji každý absolvent základního praktika organické chemie. Nejpohodlnější je vycházet z efedrinu, kdy se hydroxyskupina zredukuje vhodným činidlem. Ani provedení totální syntézy není obtížné. OH H N

Obrázek 1. Vzorec efedrinu

7. Historie

Ač spousta lidí považuje pervitin za typicky českou drogu (je to asi způsobeno tím, že se v Čechách v hojné míře nelegálně vyrábí), rozhodně není českým vynálezem. Poprvé byl syntetizován v roce 1888 v Japonsku. Pervitin byl využíván pro vojenské účely pro zvýšení výkonnosti jednotek. Za druhé světové války byl například podáván japonským kamikadze jako stimulace před sebevražedným letem. První, kdo jej použil v Evropě, bylo nacistické Německo. Slovo „pervitin“ je německého původu. Sám Hitler byl prý na pervitinu závislý. V minulosti byl pervitin a podobné látky (amfetaminy) používán jako lék proti únavě, narkolepsii či zvýšené chuti k jídlu. Po válce začal být pervitin masově zneužíván, na černý trh se dostaly především japonské vojenské zásoby. U nás byl v 70. letech minulého století vyvinut jednoduchý způsob přípravy pervitinu z dostupných látek, zejména z různých léků proti kašli či přímo z čistého efedrinu, jehož zdrojem je továrna v Roztokách u Prahy, vyrábějící efedrin legálně pro farmaceutické účely (je to jedna ze tří takových továren na celém světě). Od nás je pervitin hojně expedován do zahraničí. V Americe je to droga chudších vrstev, v Evropě je to stále po marihuaně nejužívanější nelegální droga. 8. Dostupnost

Pervitin patří v České republice mezi velice běžné drogy, ač se řadí k drogám tvrdým. Nejsnáze jej lze sehnat v Praze, severních Čechách a na severní Moravě. Prodává se jako prášek zabalený do psaníček.

145

146

Seriál


9. Jiné názvy

perník, péčko, peří… 10. Příbuzné látky

Mezi příbuzné látky patří kokain a MDMA. Kokain se získává z listů koky pravé (Erythroxylum coca), keře rostoucího v Jižní Americe. Indiáni žvýkají jeho listy odnepaměti, aby zahnali hlad a únavu. Alkaloid kokain isoloval roku 1855 německý chemik Friedrich Gädcke. O třicet let později se kokain začal využívat v medicíně jako lokální anestetikum. Dokonce se traduje, že se výtažky z koky přidávaly i do původní Coca-Coly. (Zajímavý způsob, jak si udržet zákazníky. Kokain totiž způsobuje snad nejsilnější psychickou závislost.)

Obrázek 2. Erythroxylum coca

11. Literatura

• Beránek, V.: Brát či nebrat, časopis Tripmag, 05/2001, strana 38–44, ISSN 1212-4958 • poučné vyprávění mých kamarádů Jiřího Linharta a Daniela Appla

147

148

Výsledková listina

Výsledková listina Pořadí

0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.

Jméno

Lapis Philosophorum E. Pluhařová O. Zemek S. Vosolsobě R. Matuška M. Babuněk M. Kačenka A. Seidler P. Ménová J. Havlík Z. Měřínský L. Severa M. Pniok M. Šíma O. Ševčík J. Zikmundová V. Hrobař Z. Cieslarová J. Jenčík R. Píša T. Milota P. Hálková V. Kubát L. Jeremias J. Merhautová J. Žák E. Jeníčková O. Váchová D. Strejcová J. Spáčilová A. Stýskalík

Ročník

5 3 4 3 2 4 4 4 3 3 4 2 2 3 2 2 3 2 3 2 3 3 2 0 3 3 3 2 2

Bodů za sérii

Bodů celkem

1

2

3

4

46,00 50,60 41,80 38,20 39,20 30,80 30,90 29,65 35,75 29,65 29,30 18,60 14,30 25,00 15,75 29,30 17,70 12,50 21,80 12,20 12,75 18,45 9,30 10,35 25,90 13,15 7,85 13,05 13,90 16,55 6,70

52,00 43,00 43,60 36,60 35,70 39,55 42,15 38,35 33,45 32,60 35,40 32,65 34,90 30,40 25,65 27,25 21,40 32,10 23,20 17,60 24,20 22,85 22,40 17,95 21,50 11,10 10,00 11,30 14,80 13,70 16,60

64,00 57,00 48,85 51,00 48,35 42,20 45,15 40,70 41,50 38,80 41,60 38,25 33,70 20,95 28,95 31,10 26,65 20,70 35,55 24,65 16,45 19,75 12,95 8,85 0,00 6,90 16,50 10,70 3,60 0,00 5,60

46,00 40,70 39,70 40,55 34,40 35,40 27,75 35,05 31,25 34,30 27,60 28,35 29,25 28,30 27,70 8,70 25,10 24,65 0,00 26,00 23,60 11,60 17,90 20,40 9,00 18,70 14,10 12,70 11,10 12,50 13,35

208,00 191,30 173,95 166,35 157,65 147,95 145,95 143,75 141,95 135,35 133,90 117,85 112,15 104,65 98,05 96,35 90,85 89,95 80,55 80,45 77,00 72,65 62,55 57,55 56,40 49,85 48,45 47,75 43,40 42,75 42,25 149


31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 150

M. Bobek M. Starý P. Synek J. Hrib J. Mališ M. Uharčeková V. Eigner M. Kolář E. Majerová J. Košková J. Hostaša J. Süč I. Šťastná G. Zemková L. Pacosová B. Chvojková R. Michnová I. Štefanová H. Bromová P. Šrámek A. Moulisová P. Zikmund P. Horáková R. Protsyuk M. Pavlasová L. Kuzmová L. Eisertová J. Novotná F. Pešina L. Urbánek Z. Čípková Z. Maňasová V. Ridl P. Luňáková V. Parchaňský J. Mrázková

3 4 3 3 2 3 3 4 4 3 3 2 2 2 1 4

3 1 3 3 4 4 3 3 0 4 3

1 4

7,35 19,90 14,75 3,30 6,30 8,95 0,00 27,45 14,10 6,35 16,90 8,10 3,15 3,15 8,30 8,75 13,10 0,00 7,95 0,00 6,00 0,00 9,70 4,45 8,30 7,55 7,05 4,30 0,00 0,00 5,20 5,00 4,95 0,00 4,55 4,30

10,80 4,30 23,80 11,75 15,10 12,55 0,00 0,00 9,85 10,45 4,70 11,05 7,95 7,55 11,10 9,75 5,05 0,00 6,60 4,85 8,30 12,85 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,70 0,00 5,70 0,00 0,00 0,00 4,80 0,00 0,00

12,00 16,20 0,00 8,75 7,55 0,00 19,50 0,00 0,00 6,00 0,00 1,60 4,95 4,95 0,00 0,00 0,00 6,55 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,95 6,80 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

11,30 0,00 0,00 13,90 8,30 9,80 10,30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3,80 3,80 0,00 0,00 0,00 9,90 0,00 9,60 0,00 0,00 0,00 4,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

41,45 40,40 38,55 37,70 37,25 31,30 29,80 27,45 23,95 22,80 21,60 20,75 19,85 19,45 19,40 18,50 18,15 16,45 14,55 14,45 14,30 12,85 9,70 8,85 8,30 7,55 7,05 6,95 6,80 5,70 5,20 5,00 4,95 4,80 4,55 4,30

Výsledková listina

67. 67. 69. 70. 71. 72. 73.

O. Bábík I. Prossová P. Grubhofferová K. Zumrová T. Kunz R. Rauš H. Nowaková

2 3 2 3 3 3 4

4,25 4,25 3,80 3,50 3,00 0,00 0,90

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,55 0,00

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

4,25 4,25 3,80 3,50 3,00 2,55 0,90

Poděkování Na tomto místě bych chtěl poděkovat všem, kteří se kdy zasloužili o zdárný průběh semináře. Především bych chtěl poděkovat autorům a dalším lidem, kteří se o seminář starali. Jsou to (v abecedním pořádku) Karel Berka, Helena Handrková, Richard Chudoba, Ondřej Kundrát, Jan Kotek, Jiří Kysilka, Zbyněk Rohlík, Michal Řezanka a Pavla Spáčilová. Dále Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy za poskytnutí finančních prostředků na provoz semináře a Vysoké škole chemicko-technologické v Praze za zajištění soustředění. Pavel Řezanka

151

152

Korespondenční Seminář Inspirovaný Chemickou Tematikou

Recommend Documents