Đề thi và đáp án chuẩn bị cho kì thi Oilmpic hóa quốc tế lần thứ 36

Propan (k):
∆
f
H
0
= -103.8 kJ mol
-1
C
p
= 73.6 J mol
-1
K
-1
Butan (k):
∆
f
H
0
= -125.7 kJ mol
-1
C
p
= 140.6 J mol
-1
K
-1
CO
2
(k):
∆

f
H
0
= -393.5 kJ mol
-1
C
p
= 37.1 J mol
-1
K
-1
H
2
O (l):
∆
f
H
0
= -285.8 kJ mol
-1
C
p
= 75.3 J mol
-1
K
-1
H
2
O (k):
∆

f
H
0
= -241.8 kJ mol
-1
C
p
= 33.6 J mol
-1
K
-1
O
2
(k):
∆
f
H
0
= 0 kJ mol
-1
C
p
= 29.4 J mol
-1
K
-1
N
2
(k):
∆

f
H
0
= 0 kJ mol
-1
C
p
= 29.1 J mol
-1
K
-1
Bài
1:
Năng lượng đốt cháy
1.1
Viết phản ứng đốt cháy propan và butan trong không khí
.
Chỉ ra trạng thái của
chất là lỏng
(l),
khí
(k),
hay rắn
(r) ở điều kiện tiêu chuẩn.
1.2
Tính thiêu nhiệt khi đốt cháy
1

mol propan
và

butan.
Có thể giả thiết rằng chất
phản ứng và sản phẩm nhận được ở điều kiện chuẩn
.
1.3
Thể tích không khí được sử dụng trong qúa trình này là bao nhiêu. Giả thiết trong
không khí chứa 21% oxy và 79% nitơ theo thể tích
Giả thiết rằng oxy và nitơ xử sự như khí lý tưởng.
Sản phẩm thường không thể nhận đuợc ở điều kiện chuẩn nhưng có thể nhận đuợc khi ta
tăng nhiệt độ. Giả sử rằng đối với phản ứng trên thì ta nhận được sản phẩm ở nhiệt độ là
100° C và ở áp suất tiêu chuẩn, trong khi đó các chất đầu phản ứng với nhau ở điều kiện tiêu
chuẩn.
1.4
Tính thiêu nhiệt đối với sự đốt cháy
1

mol
khí
propan
và
butan
ở trong không
khí dưới những điều kiện trên
.
1.5
So sánh bằng
%
qúa trình ở câu
1.4. và

1.2.
và cách tích trữ năng lượng khác nhau
như thế nào
?
1.6
Lập biểu thức phụ thuộc giữa hiệu suất của qúa trình đốt cháy và nhiệt độ
trong khoảng nhiệt độ từ
25
°
C
đến
300
°
C.
Giả sử rằng nước không ngưng tụ
.

Hãy vẽ đồ thị biểu diễn chúng trên cùng một hệ trục
(các chất phản ứng với
nhau ở điều kiện chuẩn).
1.7
So sánh thiêu nhiệt tích luỹ khi đốt cháy
1L

propan
và
butan lỏng. Giả sử rằng
nhiệt độ của sản phẩm là

100

°
C.
Khối lượng riêng của propan lỏng là 0.493 g cm
-3
, đối với butan lỏng là
0.573 g cm
-3
.
Các giá trị nhiệt động được cho ở bảng
Bài
2:
Quy trình
Haber-Bosch

Amoniac là một trong số những hợp chất trung gian quan trọng nhất. Ví dụ như là một chất
trung gian trong qúa trình sản xuất phân bón. Thường thì amoniac được tổng hợp từ hydro
and nitơ theo quy trình Haber - Bosch.
2.1
Viết phương trình phản ứng xảy ra
.
2.2
Tính các gía trị nhiệt động của phản ứng ở điều kiện chuẩn (
entanpy,

entropy,
và
năng lượng
Gibbs).
Sử dụng các giá trị được cho ở bảng
1.

Cho biết phản ứng
là toả nhiệt hay thu nhiệt
?
Nó tự diễn biến hay không tự diễn biến
?
2.3
Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi ta trộn hỗn hợp nitơ và hydro ở nhiệt độ phòng
?
Giải thích lý do.
2.4
Tính các giá trị nhiệt động của phản ứng
(entanpy,

entropy,
và năng lượng
Gibbs)
ở
800

K
và
1300

K
ở áp suất tiêu chuẩn
.

Lúc này phản ứng toả nhiệt hay
thu nhiệt ? Tự diễn biến hay không tự diễn biến?
Sự phụ thuộc của nhiệt dụng và entropy vào nhiệt độ được biểu diễn bởi các phương

trình sau:
C
p
(T) = a + b
·
T + c
·
T
2
và S(T) = d + e
·
T + f
·
T
2
. Gía trị của các hằng số từ a-f được cho ở
Bảng 2.
2.5
Tính theo lý thuyết phần mol f của
NH
3
ở
298.15

K, 800

K

and

1300

K
và áp suất
chuẩn
.
Giả thiết các khí là lý tưởng và các chất phản ứng được lấy theo đúng hệ số tỉ lượng
Trong sản xuất công nghiệp, phản ứng cần phải diễn ra nhanh và cho hịêu suất cao. Câu
2.3 chỉ ra rằng năng lượng hoạt hóa của phản ứng là cao và câu 2.5 chỉ ra rằng hiệu suất
của phản ứng giảm khi tăng nhiệt độ. Có hai cách để giải quyết vấn đề này.
2.6
Phản ứng có thể được tiến hành ở nhiệt độ thấp khi ta sử dụng chất xúc tác
(Ví dụ
sắt

oxit).
Chất xúc tác ảnh hưởng như thế nào đến tính chất nhiệt động và động
học của phản ứng
?
2.7
Một cách khác là có thể tăng áp suất
.
Sự thay đổi áp suất ảnh hưởng như thế nào đến tính chất nhiệt động học
và động học của phản ứng?
2.8
Điều kiện tốt nhất cho phản ứng này là gì
?
Table 1:
Hóa chất
∆

f
H
0
·( kJ mol
-1
)
-1
S
0
·(J mol
-1
K
-1
)
-1
C
0
·(J mol
-1
K
-1
)
-1
p
N
2
(k)
0.0
191.6
29.1

NH
3
(k)
- 45.9
192.8
35.1
H
2
(k)
0.0
130.7
28.8
Table 2:
Hóa chất
a·
(Jmol
-1
K
-1
)
-1
b·
(Jmol
-1
K
-2
)
-1
c·
(Jmol

-1
K
-3
)
-1
d·
(Jmol
-1
K
-1
)
-1
e·
(Jmol
-1
K
-2
)
-1
f·
(Jmol
-1
K
-3
)
-1
N
2
(k)
27.3

5.2·10
-3
-1.7·10
-9
170.5
8.1·10
-2
-2.3·10
-5
NH
3
(k)
24.2
4.0·10
-2
-8.2·10
-6
163.8
1.1·10
-1
-2.4·10
-5
H
2
(k)
28.9
-5.8·10
-4
1.9·10
-6

109.8
8.1·10
-2
-2.4·10
-5
Bài
3:
Nhiệt động học Hóa sinh
Các cơ bắp trong cơ thể cần phải được cung cấp một nguồn năng
lượng tự do để hoạt động. Một con đường Hóa sinh để vận chuyển
năng lượng là sự bẻ gãy phân tử glucozơ để sinh ra pyruvate
tron g một qúa trình được gọi là glycol phân ( glycolysis).
Dưới sự có mặt của oxy hòa tan tron g tế bà o , pyruvat bị
oxy hóa thành CO
2
và H
2
O để tạo ra năng lượng. Dưới các
điều kiện lao động qúa sức, ví dụ như các vận động viên thi
chạy 100m tại các kỳ thi Olympic thì máu không thể cung
cung cấp đủ oxy nên các tế bào cơ sản sinh ra lactat từ phản
ứng:
O
-
O
C
O C
+

NADH

+

H
+
Lactate
dehydrogenase
O
-
O
C
HO C H
+

NAD
+
CH
3
CH
3
Pyruvate
Lactate
∆
G
o
’ = -25.1 kJ mol
-1
Trong các tế bào sống thì gía trị pH thường bằng 7. Nồng độ proton luôn là một hằng số và
có thể đưa vào ∆G
o

để thành ∆G
o
’ (một đại lượng hay gặp trong Hóa sinh).
3.1
Tính
∆
G
o

đối với phản ứng trên

the

reaction

given

above.
3.2
Tính hằng số cân bằng
K’

(nồng độ proton bây giờ lại xem như nằm trong

K’

=

K

·

c(H
+
))
đối với phản ứng trên ở
25°C
và
pH

=

7.
∆
G
o
’ cho biết giá trị enthalpy của phản ứng ở điều kiện tiêu chuẩn nếu nồng độ của tất cả các
chất phản ứng đều là (ngoại trừ H
+
) 1 mol L
-1
. Giả sử rằng trong tế bào nồng độ các chất là
pH = 7: pyruvat: 380 µmol L
-1
, NADH 50 µmol L
-1
, lactat 3700 µmol L
-1
, NAD
+

540 µmol L
-1
!
3.3
Tính
∆
G’
trong tế bào cơ ở
25°C!
Bài
4:
Khả năng dẫn nhiệt
Khi xem xét thiết kế xây dựng nhà thì khả năng dẫn nhiệt của tường, mái ngói và sàn nhà
đóng một vai trò quan trọng. Khả năng dẫn nhiệt (λ) của một số vật liệu xây dựng được cho
ở bảng 1.
4.1
Tính nhiệt truyền qua một bức tường có diện tích
150

m
2
(chuẩn mực của một gia
đình ở miền Trung Âu) bao gồm các viên gạch có độ dày d

=

24

cm
và so với một

bức tường tương tự nhưng lót bằng gạch có độ dày
d

=

36

cm.
Nhiệt độ trong nhà
là 2
5°C
và
10°C
ở ngoài nhà
.
Maurice Greene; AFP

4.2
Nhiệt mất đi có thể nhỏ hơn khi ta sử dụng lớp bọt polystyren
. Tính nhiệt lượng
mất đi khi đi qua

10

cm
lớp cách ly bằng
polystyrene
bọt
.
Diện tích bức tường vẫn

là
150

m
2
.
Sẽ lợi thế hơn nếu chúng ta sử dụng đại lượng nhiệt trở ∧
–1
đối với sự tính toán
về khả năng dẫn nhiệt của một bức tường gồm nhiều lớp khác nhau
Đối với những phần khác của căn nhà (cửa sổ, tường) thì hệ số thấu nhiệt có thể
được tính bởi công thức:
Năng lượng tiết kiệm được rất quan trọng để có thể làm giảm năng lượng cần thiết của thế
giới. Sự cách ly tốt không chỉ đem lại hiệu qủa tích cực cho nền kinh tế (sự khử
CO
2
phân huỷ) mà còn tốt cho cả nền kinh tế. Hiện nay, căn nhà lưu giữ năng
lượng có hệ số thấu nhiệt lớn nhất k = 0.50 W·m
-2
·K
-1
4.3
Tính độ dày của bức tường chỉ chứa gạch để đạt kết qủa cần thiết trên
.
4.4
Độ dày của bức tường có thể giảm đi bằng cách sử dụng các lớp cách ly
.
Một bức
tường chứa gạch điển hình có độ dày
d

1
=

15

cm
ở ngoài nhà
,
lớp bêtông có độ
dày
d
2
=

10

cm,
lớp cách ly
(bọt polystyren)
có độ dày
d
3
và
lớp thạch cao có độ
dày
d
4
=

5

cm
ở bên trong bức tuờng. Tính độ dày của lớp cách ly và tổng độ dày
của cả bức tường để đạt được hệ số k trên
.
4.5
Cửa số làm tăng nhiệt lượng mất đi. Giả sử một bức tường
15

m
2
được chế tao
như câu 4.4
và có thêm 1 cửa sổ chiếm diện tích
4

m
2
với k = 0.70

W·m
-2
·K

-1
.
Hãy tính độ dày tăng thêm (%) của lớp cách ly ở câu 4.4
để đạt được cùng một
giá trị
k?

Bảng 1: Khả năng dẫn nhiệt của một số loại vật liêu
Vật liệu
λ · (W·m
-1
·K
-1
)
-1
Bê tông
1.10
Gạch
0.81
Bọt polystyren
0.040
Linoleum (chất phủ nền nhà)
0.17
Thạch cao
0.35
Công thức cần dùng
Nhiệt truyền qua một bức tường:
)(
12
TT
d
A
P
W
−=
λ
Diện tích A, độ dẫn nhiệt λ, Nhiệt độ T, độ dày d

Bài
5:
Hóa học
“Xanh”

–
Ứng dụng của CO
2
siêu tới hạn

Gần đây các phản ứng của CO
2
siêu tới hạn (nhiệt độ tới hạn T
c
= 304.3 K; áp suất tới
hạn p
c
= 72.8·10
5
Pa) đã có được những sự chú ý nhất định. Tỷ trọng của chất lỏng
có thể dễ dàng điêu chỉnh khi ở gần điểm tới hạn. Xa hơn, nó có thể được coi như là
một loại dung môi “xanh” có thể thay thế cho dung môi hữu cơ. Nó cũng đã được sử dụng
để chiết cà phê trong một thời gian dài. Tuy nhiên một trong số ít các bất lợi của
việc này là sự nén CO
2
diễn ra rất khó khăn
.
5.1
Tính năng lượng cần cung cấp để nén CO
2

từ áp suất 1 bar đến 50 bar
(thể tích cuối
là 50

ml,

298

K,
xem CO
2
như khí lý tưởng
).

[P + (V – nb) = nRT
5.2
Tính áp suất cần thiết để nhận được CO
2
lỏng có tỉ trọng là
220

g

dm
-3
,

330

g

dm
-3
,
và
440

g

dm
-3
ở
nhiệt độ là
305

K
và
350

K.
Các tính chất như lực dung môi của cacbon dioxit và sự khuếch tán của chất phản ứng có ảnh
hưởng rất mạnh đến tỷ trọng của chất lỏng. Tính toán ở các câu trên chỉ ra rằng tỉ trọng có thể
bị biến đổi ở các áp suất khác nhau.
5.3
Ở vùng nào thì những tính chất trên của chất lỏng dễ dàng bị biến đổi
–
gần điểm
tới hạn hay ở vùng nhiệ
t độ và áp suất cao ?

(xem các hằng số trên và kết qủa câu
5.2)
Giờ ta sẽ xét sự oxy hóa các ancol bằng oxy phân tử trong cacbon dioxit siêu tới hạn.Ví dụ
sự oxy hóa ancol benzylic về benzandehit là một qúa trình siêu tới hạn. Phản ứng này xảy
ra với sự có mặt của xúc tác Pd/Al
2
O
3
với độ chọn lọc là 95%.
5.4 a)
Viết phản ứng chính của qúa trình này
b)
Nếu tiếp tục tiến hành oxy hóa thì sẽ còn xảy ra các phản ứng nào
(ngoại trừ
sự oxy hóa hoàn toàn)

?
Việc sử dụng cacbon dioxit như là dung môi và là chất phản ứng thay thế cho photgen hay
cacbon monoxit là một ví dụ khác cho qúa trình tới hạn. Hiện qúa trình tạo thành các cacbonat
hữu cơ và các fomamit dưới sự có mặt của xúc tác đã được nghiên cứu kỹ.
5.5 a)
Viết phản ứng tạo thành
dimetyl

cacbonat
giữa met
anol
và
cacbon

dioxit.
Nếu
chất phản ứng là photgen thì dimetyl
cacbonat
được hình thành như thế nào
?
b)

Fomyl-morpholin
có thể được tổng hợp từ
cacbon

dioxit
và
morpholin bằng
cách sử dụng chất xúc tác tương ứng.
Cần phải thêm vào chất phản ứng nào
?
Viết phản ứng tổng quát
.
Nếu ta sử dụng CO thì sơ đồ phản ứng sẽ thay đổi như thế nào ?
5.6
Từ những cách nhìn về
“hóa học xanh” như đã chỉ ra

–
Tại sao nên sử dụng CO
2

thay cho CO và COCl

2
trong các phản ứng trên
(2
lý do
)?
Bên cạnh sự khó khăn khi nén
cacbon

dioxit thì
đâu là trở n
gại chính khi sử
dụng

CO
2
như là một chất phản ứng thay cho
CO
hay
COCl
2

(1
lý do
)

?
Các hằng số của CO
2
:
a = 3,59.10

5
Pa.dm
6
.mol
-2

b = 0,0427 dm
3
.mol
-1
3
8
4
Bài
6:
Động học của phản ứng oxy hóa ion peroxodisunfat
Ion peroxodisunfat là một trong số những chất oxy hóa mạnh nhất được biết, nhưng những
phản ứng oxy hóa của nó xảy ra với tốc độ rất chậm.
Ion này có khả năng oxy hóa các ion halogenua (ngoại trừ florua) về halogen.
Tốc độ tạo thành iot (r
o
) theo phương trình: S
2
O
8
2-
+ 2I
-
→ 2SO
4

2-
+ I
2

được xác định như là một hàm của nổng độ đầu (c
0
) ở 25°C:
C
o
(S
2
O
8
2-
) [mol.L
-1
] C
o
(I
-
) [mol.L
-1
] r
o
[10
-8
.mol.L
-1
.s
-1

]
0,0001 0,010 1,1
0,0002 0,010 2,2
0,0002 0,005 1,1
6.1
Viết công thức cấu tạo của ion
peroxodisunfat
và xác định số oxy hóa của tất cả các
nguyên tố
.
6.2
Viết biểu thức tốc độ cho phản ứng trên
6.3
Xác định bậc toàn phần và bậc riêng phần của từng cấu tử trong phản ứng trên
.
6.4
Xác định hằng số tốc độ phản ứng khi vận tốc phản ứng lúc này là
0.011

L·mol

-1
·s
-
1
.
Năng lượng hoạt hóa cho phản ứng ở câu trên là 42 kJ·mol
-1
.
6.5

Ở nhiệt độ nào
(°C)
thì hằng số tốc độ phản ứng tăng gấp 10 lần
?
Iot phản ứng với ion thiosunfat (S
2
O
2-
) đạo để tạo thành iot ngay lập tức.
6.6
Viết phản ứng xảy ra
.
6.7
Viết biểu thức tốc độ phản ứng cho phản ứng sau
S
2
O

2-
+

2

I

-
→

2

SO

2-
+

I
2
giả thiết rằng ion thiosunfat là rất dư so với
ion peroxodisunfat
và
iodua trong dung dịch
Bài
7:
Hydro hóa etylen dưới ảnh hưởng của xúc tác
Vào đầu thế kỷ XX, etylen, là một chất khí không màu, chỉ được xem như là một chất
nghiên cứu để thoả mãn sự hiểu biết chứ chưa hề có một ứng dụng quan trọng nào.
Ngày nay, một lượng lớn etylen đã được sản xuất. Ở Đức, 60 kg /capita được sản xuất năm
2001.
Có thể chuyển hóa etylen thành etan bằng nhiều loại xúc tác khác nhau. Khi ta sử
dụng xúc tác là oxit kẽm, thì phản ứng diễn ra chậm đến mức ta có thể nghiên cứu kỹ cơ
chế phản ứng.
Hình vẽ dưói đây chỉ ra các bước hydro hóa etylen (trong bài tập này điện tích và hệ số tỉ
lượng đuợc bỏ qua).
7.1
Hãy chỉ ra chính xác diễn biến của phản ứng trong hình vẽ dưới đây
.

No. No.
H

H




O







Zn









O




H
H

2
C CH
2

H




O







Zn









O

H H




O







Zn









O

H
3
C CH
3




O







Zn









O

H
2
C CH
2
H H




O







Zn









O

H H





O







Zn









O

CH
3
H

CH
2




O







Zn

O




θ(H) biểu diễn phần diện tích bề mặt bị chiếm bởi các nguyên tử hydro, θ(C
2
H
4
) biểu diễn
phần diện tích bề mặt bị chiếm bởi
các phân tử etylen và θ(C
2
H
5
) biểu diễn phần diện tích bề
mặt bị chiếm bởi tiểu phân trung gian hấp phụ.
7.2
Biểu thức tốc độ nào sau đây đúng nếu như sự hydro hóa tiểu phân trung gian bị
hấp thụ là giai đoạn chậm nhất của phản ứng
?
(1) r = k· θ(H)
(2) r = k· θ(C
2
H
4
)
(3) r = k· θ(H)· θ(C
2
H

4
)
(4)
r = k· θ(H)· θ(C
2
H
5
)
Khi sử dụng kẽm oxit làm chất xúc tác, sự hydro hóa etylen bị ảnh hưởng bởi nước.
7.3
Giải thích sự chắn này bằng cách vẽ ra các trạng thái trung gian giữa nước và
chất xúc tác tương tự như câu
1
của bài tập này
.
Nếu ta sử dụng xúc tác kim loại trong phản ứng hydro hóa anken, thì cũng sẽ có sự tạo thành
anken đồng phân như là một sản phẩm phụ. Khi D
2
phản ứng với but – 1 – en thì sẽ có sự tạo thành
sản phẩm
1
và
2
.
7.4
Hoàn chỉnh sơ đồ phản ứng ở trang sau và viết công thức của các trạng thái trung
gian
.

r =

Bề mặt bị chiếm bởi phân tử khí hấp phụ (θ) có thể được tính toán một cách đơn giản bằng
cách sử dụng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
7.5
Viết công thức tương ứng đối với phần thể tích bị chiếm tương ứng
θ(i)
của một
bề mặ bị chiếm bởi khí
i,
nếu hai hay nhiều khí cùng bị hấp phụ lên bề mẳt chất
xúc tác
.
Bài
8:
Động học phàn ứng xúc tác enzym
Cơ chế của phản ứng xúc tác enzym có thể được mô tả như sau:
S là cơ chất, E là enzym, ES là phức chất trung gian hoạt động tạo bởi S và E, và P là sản
phẩm. k
1
, k
-1

và k
2

là hằng số tốc độ của các giai đoạn phản ứng.
Tốc độ của phản ứng xúc tác enzym r có thể
được xác định như là một hàm của nồng độ
cơ chất c(S):
dc( P )
=

k
dt
2
c
T
( E
)
c( S )
K
M
+ c( S )
t: thời gian
c(P): nồng độ sản phẩm
c
T
(E): tổng nồng độ enzym và
K
M
= (k
-1
+ k
2
)/k
1
.
c(S)
8.1
Xác định chính xác các giá trị x, y, z trong các phương trình tốc độ sau:
8.2
Hoàn chỉnh phương trình tốc độ sau

:
dc(E)
=
dt
Penixilin (cơ chất) bị thuỷ phân bởi enzym β-lactamaza. Các giá trị thực nghiệm
được ghi lại khi nồng độ enzym là 10
-9
mol·L
-1
.
trục x: c
-1
(S) / (10
6
L·mol
-1
)
trục y: r
-1
/ (10
6
L·min·mol
-1
)
8.3.
Xác định các hằng số
k
2
và

K
M
.
Nếu
c(S)

=

0.01·K
M
,
thì nồng độ của phức chất trung gian hoạt động
ES là bao
nhiêu?
Một chất ức chế I hoạt động cạnh tranh với cơ chất và có khả năng khóa trung tâm hoạt
động của enzym:
8.4
Nếu hằng số phân ly của
EI
là
9.5·10
-4
mol·L
-1
và
tổng nồng độ enzym là
8·10
-4
mol

L
-1
,
thì tổng nồng độ của chất ức chế sẽ là bao nhiêu để
khóa

50

%
tổng
số phân tử e
zym trong sự vắng mặt của cơ chất?
8.5
Xác định các mệnh đề sau là đúng hay sai
.
a) Tốc độ của phản ứng có xúc tác enzym bị ảnh hưởng khi có sự cạnh tranh của
chất ức chế.
b) Tốc độ cực đại của phản ứng xúc tác enzym r bị ảnh hưởng bới chất ức chế
cạnh tranh.
c) Nồng độ của cơ chất S không hề bị ảnh hướng khi có sự cạnh tranh của chất ức
chế.
d) Năng lượng hoạt hóa của phản ứng có xúc tác enzym tăng lên bởi chất ức chế.
Một trong số những chi tiết để mô tả phản ứng xúc tác enzym là phản ứng này xảy ra thuận
nghịch để từ sản phẩm cho trở lại chất đầu. Vào giai đoạn cuối của phản ứng xúc tác
enzym thì có sự thiết lập cân bằng giữa chất phản ứng và sản phẩm.
8.6
Xác định các mệnh đề sau là đúng hay sai:
Nồng độ của sản phẩm phản ứng khi đạt cân bằng tăng
lên với sự tăng lên của nồng độ cơ chất
Nồng độ sản phẩm khi đạt cân bằng tăng lên khi tăng nồng độ

enzym
Nồng độ của sản phẩm khi đạt cân bằng thì tăng lên khi k
2
lớn
Bài 9:

CaCN
2
–
Một loại phân bón tuy cũ nhưng rất quan trọng
Canxi xianamit (CaCN
2
) là một loại phân bón đa năng và có hiệu qủa cao. Nó có thể được
sản xuất một cách rất dễ dàng bằng một loại hóa chất rẻ tiền và dễ kiếm như CaCO
3
. Sự
phân hủy nhiệt của CaCO
3
dẫn đến việc tạo thành một chất rắn màu trắng X
A
và môt khí
không màu X
B
không duy trì sự cháy. Một chất rắn màu xám X
C
và khí X
D
được hình thành
bằng phản ứng khử giữa X
A

với cacbon. X
C
và X
D
có thể bị oxy hóa tiếp. Phản ứng
giữa X
C
với nitơ cuối cùng dẫn đế sự tạo thành CaCN
2
.
9.1 C
anxi
xi
anamit
được tổng hợp như thế nào
?
Hoàn chỉnh sơ đồ phản ứng sau:


9.2 Khí nào được tạo thành khi thủy phân
CaCN
2
?

Viết phản ứng giữa
CaCN
2
với nước.
9.3. Ở pha rắn thì ion CN
2

2-
có hai cấu trúc đồng phân. Axit tự do của mỗi anion này
đều đã được biết (ở pha khí). Hãy viết công thức cấu tạo của hai axit này và chỉ ra
rằng trong cân bằng giữa chúng thì dạng nào chiếm ưu thế hơn.
Bài
10:

Các cấu trúc sắp xếp chặt khít của tinh thể
Khoảng 2/3 các nguyên tố kim loại có cấu trúc sắp xếp chặt khít. Mỗi nguyên tố
được bao quanh bởi càng nhiều nguyên tố láng giềng càng tốt. Tất cả các
nguyên tố trong cấu trúc là đồng nhất.
10.1
Hãy vẽ mô hình hai chiều để thể hiện sự sắp xếp chặt khít đó, giả thiết
các nguyên tử có dạng hình cầu.
10.2
Chuyển mô hình 2D sang 3D
.
Có bao nhiêu sự khác biệt có thể có
khi xếp chồng
a)
ba lớp hay
b)
một số lượng lớp xác định
? Số phối trí
của mỗi nguyên tử là bao nhiêu?
Sự sắp xếp các nguyên tử với nhau là chặt khít khi chúng chiếm một thể tích
nhỏ nhất có thể chiếm (cho rằng các nguyên tử có dạng hình cầu). Chúng được gọi là “độ
đặc khít”, được định nghĩa là tỉ sổ giữa thể tích các nguyên tử so với thể tích ô mạng
Sự sắp xếp cấi trúc kiểu này được gọi là “lập phương tâm mặt”:
10.3

Hãy chỉ ra sự xếp chồng đặc khít giữa các lớp cho cấu trúc này.
10.4
Hãy tính độ đặc khít của cấu trúc này và so sánh chúng với cấu trúc
lập phương đơn giản.
10.5
Chỉ ra các hổng tứ diện và bát diện ở cấu trúc trên
.
Sự sắp xếp các ion trong tinh thể phụ thuộc chủ yếu vào kích thước tương ứng của các ion
như ở bảng dưới.
Bán kính của tiểu phân X tạo hổng là r.
Bán kính lớn nhất của tiểu phân M có thể xếp vào hổng mà không làm thay đổi cấu trúc tinh
thể tuân theo các biểu thức:
là 0.225 · r đối với hổng tứ diện
và 0.414 · r đối với hổng bát diện.
Tỉ lệ bán kính để cho sự sắp xếp được chặt khít
Số phối trí
của M
Kiếu sắp xếp
của X
Tỉ số bán
kính
r(M
m+)
/
/r(X
x-
)
cấu trúc tinh thể
tương ứng với số
phối trí đó.

2
thẳng
<0.150
3
tam giác phẳng
0.150-0.225
4
tứ diện
0.225-0.414
ZnS
6
bát diện
0.414-0.732
NaCl
8
lập phương
0.732-1.00
CsCl
12
Hình 14 mặt
1.0
Hoàn toàn chặt xít
10.6
Hãy chỉ ra rằng tỉ số
r
M
/r
X
đối với sự sắp xếp tứ diện của các anion
chung quanh

ca
tion
là
0.225.
M
Xét một mặt cắt của tứ diện với hai anion
θ
tiếp xúc nhau và tiếp xúc với cation và góc
tạo thành bởi chúng là
X X
2 · θ = 109.5°.
10.7. Tính tỉ lệ
r
M
/r
X
đối với
kiểu tiếp xúc
cation-anion
và
anion-anion
trong
sự sắp xấp
bát diện của anion
xung quanh một
cation
ở trong một mặt phẳng của cấu trúc bát
diện như chỉ ra ở hình dưới đây
.
X X

Cation – anion và anion – anion tiếp xúc
với nhau trong một mặt phẳng của cấu
trúc bát diện
.

Bài
11:

Titan

cacbua

–
Một chất rắn công nghệ cao
Các cacbua của kim loại chuyển tiếp như TiC, được sử dụng rất rộng rãi để sản xuất các
công cụ cắt và khoan, bởi vì chúng rất cứng, chịu ăn mòn tốt và có nhiệt độ nóng chảy rất
cao. Ngoài các tính chấ t trên thì titan cacbua có khả năng dẫng điện rất cao
và khả năng này không phụ thuộc vào nhiệt độ chính vì vậ y nó rất quan
trọng tr ong công nghiệp điện.
11.1
TiC có thể có kiểu cấu trúc nào? nếu
r(Ti
4+
)

=

74.5

and

r(C
4-
)=

141.5

pm?
TiC kỹ thuật có thể nhận được bằng cách khử T iO
2
bởi cacbon. Biến thiên entanpy
của phản ứng tuy khó có thể xác định trực tiếp tuy nhiên nhiệt cháy của các
nguyên tố và của TiC có thể xác định trực tiếp. Năng lượng của phản ứng chỉ phụ
thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối chứ không phụ thuộc vào tiến trình phản ứng (Hệ
qủa của nguyên lý I Nhiệt động học thường được xem như định luật Hess) , như vậy ta có thể
tính được giá trị nhiệt động bị mất kia.
11.2
Tính
entanpy
của phản ứng điều chết
TiC kỹ thuật
TiO
2
+ 3 C → TiC + 2 CO
∆
f
H (TiO
2
) = - 944.7 kJ mol
-1

∆
f
H (CO) = -110.5 kJ mol
-1
∆
r
H (TiC + 3/2 O
2
→ TiO
2
+ CO) = -870.7 kJ mol
-1
Năm 1919, Born và Haber độc lập với nhau ứng dụng nguyên lý I của nhiệt động học để xác
định sự hình thành các chất rắn từ các nguyên tố. Bằng cách này thì vào thời điểm đó ta có
thể có được những thông tin chính xác về năng lượng mạng lưới của các chất rắn.
Kali clorua đồng hình với TiC và kết tinh theo kiểu mạng NaCl.
11.3
Sử dụng các giá trị đã cho hãy xây dựng chu trình Born – Haber đối với
sự hình thành KCl từ nguyên tố và tính năng lượng mạng luới của nó
Nhiệt thăng hoa của K: K
(r)
→ K
(k)
∆H
th
= 89kJ.mol
-1
Năng lượng phân ly của clo Cl
2(k)
→ 2Cl ∆H

pl
= 244kJ.mol
-1
Ái lực electron của clo: Cl
(k)
+ e
-
→ Cl
-
(k)
E = -355kJ.mol
-1
Năng lượng ion hóa của kali: K
(k)
→ K
+
(k)
+ e
-
I
1
= 425 kJ.mol
-1
Entanpy của sự hình thành KCl K
(k)
+ 1/2Cl
2(k)
→ KCl
(r)
∆H

s
= -438kJ.mol
-1
M
Bài

12:
Các cụm nano kim loại
Các cụm nano kim loại có những tính chất rất khác hơn so với những vật liệu kết khối.
Để xác định khả năng điện hóa của cụm nano bạc thì người ta xây dựng pin điện hóa
có sơ đồ sau:
(ở phía phải là bán phản ứng có thể dương hơn)
(I) Ag(r)/ AgCl (bão hòa) // Ag
+
(aq, c = 0.01 mol L
-1
)/ Ag(r) U
1
= 0.170 V
(II) Pt/ Ag
n
(r, cụm nano), Ag
+
(aq, c = 0.01 mol L
-1
) // AgCl (bão hòa)/ Ag(s)
a) U
2
= 0.430 V đối với cụm nano Ag
10

b) U
3
= 1.030 V đối với cụm nano Ag
5
12.1
Tính tích số tan của
AgCl.
Cum nano Ag
5
- và Ag
10
- chứa các nguyên tử bạc kim loại nhưng thế tiêu chuẩn của
nó khác hẳn so với khối kim loại bạc.
12.2
Tính thế tiêu chuẩn của cụm nano
Ag
5
và

Ag
10
.
12.3
Giải thích sự thay đổi thế tiêu chuẩn
của cụm nano bạc với các tiểu phân có
kích thước dao động từ các cụm rất nhỏ đến khối kim loại bạc.
12.4
Chuyện gì sẽ xảy ra nếu bạn đặt:
a)
Cụm

Ag
10
ở thí nghiệm 1 và ở thí nghiệm thứ
2 là cụm
Ag
5
vào một dung dịch
có pH

=

13

?
b)

Cụm

Ag
10
ở thí nghiệm 1 và ở thí nghiệm 2 là cụm Ag
5
vào một dung dịch có
pH

=

5
c)
Cho cả hai cụm vào

một dung dịch có pH
=
7
với
c(Cu
2+
)

=

0.001

mol

L
-1
và
c(Ag
+
)

=

1·10
-10
mol

L
-1
?

Hãy tính toán xem phản ứng xảy ra như thế
nào?
E
0
(Ag /Ag
+
) = 0.800 V
E
0
(Cu/ Cu
2+
) = 0.345 V
T= 298.15 K
Bài
13: Sự hấp thụ ánh sáng của phân tử
Bước đầu tiên của các phản ứng quang hóa là sự hấp thụ ánh sáng của các phân tử. Mối
liên quan giữa mật độ quang A của dung dịch chứa chất hấp thụ có nồng độ của tiểu phân
hấp thụ là C và độ dày của cuvet d được thể hiện bởi định luật Lambert – Beer:
A = lg(P
o
/P) = εCd ε: hệ số tắt mol.
Ánh sáng có thể được coi như là một chùm photon và mỗi photon có mang năng lượng
E = h
λ
c
. Với h là hằng số Planck, λ là bước sóng ánh sáng chiếu tới và c là vận tốc ánh sáng:
Một dung dịch có nồng độ phẩm nhuộm là c = 4·10
-6
mol L
-1

có hệ số hấp thụ mol ε = 1.5 ·
10
5
mol
-1
L cm
-1
. Chiếu ánh sáng xanh có bước sóng 514.5 và có công suất P
0
= 10 nW
vào dung dịch này.
13.1
Phần trăm ánh sáng bị hấp thụ bởi mẫu là bao nhiêu sau khi ánh sáng chiếu
qua lớp dung dịch dày
1
µ
m?
13.2
Tính số photon/s được hấp thụ bởi mẫu
.
Sự hấp thụ trên mặt cắt ngang của phân tử là mặt có thể hấp thụ các photon có hiệu quả nhất
dưới điều kiện là độ chiếu sáng thấp (như là các tế bào pin mặt trời có thể giữ lại được các
photoon trên bề mặt). Ở nhiệt độ phòng, điều này phụ thuộc vào diện tích mặt cắt ngang của
phân tử tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng. Nếu bạn tính nó từ hệ số tắt mol thì hãy hình dung tất
cả các phân tử chịu tác dụng của ánh sáng đều nằm trên một mặt phẳng vuông góc với mặt
phẳng ánh sáng chiếu tới.
13.3
Khu vực nào được các phân tử chiếm giữ
?
13.4

Tính độ hấp thụ mol trên mặt cắt ngang của phân tử (
Å

2
).
Phản ứng quang hóa đã xảy ra trên hành tinh của chúng ta chủ yếu là tổng hợp quang hóa,
phản ứng này đã chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học. Một photon có
bước sóng 680nm là cần thiết để sinh ra 1 phân tử ATP. Dưới các điều kiện sinh lý thì năng
lựong nhận được là 59kJ/mol ATP.
13.5
Hiệu suất của phản ứng quang hóa là bao nhiêu
?
Bài

14:
Quan sát một đơn phân tử
Từ khi những nhà tiên phong trong lĩnh vực nhận dạng các đơn phân tử đã tiến hành công việc
từ đầu thập kỷ 90 của thế kỷ trước thì lĩnh vực về việc sử dụng phương pháp hiển vi để phát
hiện các đơn phân tử đã được khám phá và nó nằm trung gian giữa hóa học và vật lý. Ta sẽ
khảo sát với phẩm nhuộm cacboxianin 1-1’-didodexyl-3,3,3’,3’-tetrametylindo-cacboxianin
peclorat (dilC
12
). Trong thí nghiệm này, phân tử phẩm nhuộm được trải ra trên một bề mặt mẫu
và được định vị thông qua các tín hiệu phát quang. Cấu trúc của dilC
12
được cho dưới đây:

3
14.1
Xác định phần nào trong phân tử

diIC
12
có khả năng phát quang. Chọn câu trả lời
đúng.
(1)
Vòng benzen
(2)
Các mạch nhánh dodexyl
(3)
4 nhóm metyl nối với dị vòng
(4)
Mạch
C-N
liên kết với hai vòng benzen
(5)
Ion peclorat
N
CH
3
H
3
C
C
H
CH CH
N
H
3
C
CH

3
(CH
2
)
11
(CH
2
)
11
CH
3
CH
3
ClO
4
-
Tỉ trọng bề mặt của một phân tử thường rất thấp. Nếu muốn nhận dạng chúng như là
một chất phát quang dưới kính hiển vi. Giá trị tốt nhất để nhận dạng là 10 phân tử/µm
2
.
10µL của một dung dịch dilC
12
trong metanol được nhỏ xuống một tấm thủy tinh sạch.
Giọt này tạo thành một vòng tròn có đường kính 4mm.
14.2
Tính nồng độ mol cần thiết để nhận được giá trị
10
phân tử /
µm
2

.

(Đối với sự tính toaá
chủng ta có thể giả sử rằng sự vận chuyển của phân tử phẩm nhuộm từ dung dịch đến
mẫu bề mặt do sự bốc hơi của dung môi là đồng thể trên toàn bộ bề mặt thấm ướt.)
Mẫu được chiếu xạ bởi tia laser màu xanh He – Ne có bước sóng là 543,5nm. Năng lượng
kích thích là vừa đủ sao cho khu vực được chiếu sáng (đường kính 100nm) tiếp xúc với
3.10
10
photon/s.
14.3
Năng lượng kích
thích cần thiết là bao nhiêu?
Sự hấp thụ trên mặt cắt ngang là một thông số quang trọng để tính toán các tín hiệu phát
quang phát ra đơn phân tử. Nó có thể được xem như là khu vực hiệu lực của phân tử mà nó
có thể hấp thụ toàn bộ photon chiếu tới. Ở nhiệt độ phòng, gía trị này xấp xỉ với kích thước của
phân tử phẩm nhuộm.
14.4
Một mẫu
diIC
12

hấp thụ

2.3

·

10
5

photon/s
dưới các điều kiện được mô tả ở trên.
Tính độ hấp thụ trên mặt cắt ngang của phân tử
diIC
12
(
Å
2
) (Có thể giả sử rằng
trên khu vực có đường kính 100

nm
thì được chiếu xạ một cách đồng bộ
).
Hiệu suất phát quang lượng tử (số photon phát quang trung bình được sinh ra từ các photon bị
hấp thụ) là 0,7 đối với dilC
12
(7 photon phát quang được sinh ra trên tổng số 10 photon hấp
thụ). Hiệu suất của nguồn phát quang là 20% trong điều kiện thí nghiệm này (bao gồm cả sự
lọc để cho ánh sáng đơn sắc) và hiệu suất nhận dạng photon của máy dò phát quang công
nghệ cao là 55% (vượt qua ngưỡng của các phân tử phát quang).
14.5
Trung bình có bao nhiêu photon phát quang được dò thấy bởi bộ dò
phát quang trong
10

ms
nếu một phân tử
diIC
12

được định vị trong khu vực
chiếu sáng ?
Hình ảnh phát quang được xây dựng bằng cách quét tốc độ cao bề mặt chiếu sáng trên bề mặt
mẫu.
14.6
Đường kính của điểm phát quang ứng với một phân tử phẩm nhuộm là
bao nhiêu
?
Chọn câu trả lời đúng
.
(1) Một pixel
(2) 543.5 nm
(3) 100 nm
(4) 200 nm
(5) Xấp xỉ 1 µm
Bài
15:
Phổ hồng ngoại của các phân tử tứ diện
Hình. 1: Phổ IR của CF
4
biểu thị sự phụ thuộc giữa cường độ và số sóng
~
ν
(cm
-1
)


Cường độ [a.u.]
1280 cm

-1
Số sóng
~
ν
[cm
-1
]
Hình 2: Phổ IR của SiF
4
biểu thị sự phụ thuộc giữa cường độ và số sóng
~
ν
(cm
-1
)
Cư ờn g độ a.u.]
1010 cm
-1
Số sóng
~
ν
[cm
-1
]
Phổ IR chỉ ra rằng tần số dao động phụ thuộc vào hằng số lực k của liên kết đặc trưng cho
khả năng giữ liên lạc giữa các nguyên tử với nhau và khối lượng phân tử thu gọn µ.
Khối lượng phân tử thu gọn ứng với tần số cao nhất của phân tử XY
4
được cho bởi biểu thức:
YX

YX
mm
mm
43
3
+
=
µ
và tần số
ν
được cho bởi biểu thức
µ
πµ
k
=2
.
15.1.
Tính hằng số lực giữa
CF
4
và

SiF
4
và
so sánh độ mạnh của chúng với nhau.
.
Nhiệt sinh của CF
4
và SiF

4
lần lượt là -1222 kJmol
-1
và -1615 kJmol
-1
.
15.2

Có mối liên quan nào giữa hằng số lực đã tính và các số liệu đã cho ở trên không ?
Nhiệt hóa hơi của cacbon và silic lần lượt là 717 kJmol
-1
và 439 kJmol
-1
.
15.3
Sử dụng nhưữn giá trị trên để xác đnh lại một lần nữa mối quan hệ nhiệt hình
thaàn của các khí và tần số dao động của chúng
.
Bài
16:

Phổ trong Hóa Sinh hữu cơ
Chúng ta đã biết rất rõ rằng qủa dâu giúp chuúg ta loaạ bỏ bớt những cơn đau đầu. Chất A là
chất có ảnh hưởng chính đến qúa trình trên cũng đồng thời được sử dụng là chất tạo hương
thơm cho kẹo cao su. Tuy nhiên nó không hề có hương vị như những qủa dâu.
5.00 g chất A đốt cháy sinh ra 2.37 g nước và 6.24 L cacbon dioxit (ở 303.7 K và
106.3 kPa). Thêm vào đó, phổ hồng ngoại (IR), phổ khối (MS),
1
H-NMR, và
13

C-NMR
của chất này đã được ghi lại:
16.1
Từ khối phổ, hãy xác định KLPT chất
.
16.2
Xây dựng CTPT chất từ phép phân tích trên
.
16.3
Giả sử một mảnh B
(có CTPT và cấu trúc tương ứng với tín hiệu phổ có m/z=39
trên phổ M
S).
Xây dựng cấu trúc của mảnh C
(có CTPT và cấu trúc
tưoơg ứng với

m/z=65) và có chứa

B.
16.4
Hai nhóm tín hiệu xung quanh
3200

cm
-1
và 1700

cm
-1

trong phổ IR
là một kiểu tổ hợp
của bốn loại cấu trúc thành phần. Hãy cho biết thông tin về cấu trúc của bốn
loại nhóm chức trên. Ta có thể bổ sung thêm thông tin nào nếu như chất ban
đầu có chứa nhóm -
OH

?
Bảng hấp thụ phổ IR:
3800 3400 3000 2600 2200 1800 group
v
O
−
H (tự do)
v
O
−
H (liên kết hydro)
V
O
−
H (liên kết hydro nội
phân tử)
s
C
−
H in C≡C
−
H
m

C
−
H in C=C
−
H
w
C
−
H in C÷C
−
H
s
C
−
H (ankan)
w
C
≡
C
m
C
=
C
=
C
w
C
=
C
s

C
÷
C
÷
C
s
C
=
O
Liên kết hấp thụ ánh sáng được in đậm. Cường độ tương ứng từ mạnh (s), trung bình (m), yếu (w) và
cường dộ khác nhau (v). Liên kết trong hydrocacbon thơm được ký hiệu “÷”.
16.5
Dựa và tổng 6 tín hiệu ở
4.0

ppm,

6.5

–

8.0

ppm,
và
10.8

ppm
trong phổ
1

H- NMR

thì điều đó báo hiệu có những nhóm chức nào trong một chất chưa
biết
(tham khảo 16.3
và
16.4).
Các tín hiệu chuyển dịch trong phổ
13
C-NMR của một số liên kết
C=O
C÷C, C=C
C≡C
O−C
CH, CH
2
, CH
3
200 ppm 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
Liên kết trong hợp chất thơm được kí hiệu “÷”.
16.
Xác định các tín hiệu ở 52ppm, 170ppm và 110 – 165 ppm trong phổ
13
C – NMR đó
là thuộc về các nhóm chức nào nếu như ta đang xét một hợp chất chưa biết?
(tham khảo

16.3 và

16.4).

Các tín hiệu chuyển dịch phổ
1
H-NMR của một số liên kết:
OH, COOH, CHO
C÷CH
C=CH
OCH
x
CH
CH
2
CH
3
12 ppm 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Liên kết trong hợp chất thơm được kí hiệu “÷”.
Một quy luật đơn giản để hiểu được phổ NMR: Độ chuyển dịch hóa học tăng khi giảm mật độ
elctron ở các hạt nhân. Đây chính là lý do mà ta có thể xác định được một cách định tính sự
dịch chuyển của các giá trị hấp thụ dựa trên các hiệu ứng I- và M
Bạn cần phải có sự kết hợp giữa các thông tin về bước chuyển dịch hóa học với những hiểu
biết về hiệu ứng I- và M- của mình để có thể phân biệt các loại đồng phân. Bạn cũng nên lưu ý
một chút tới các tín hiệu ở 6,8; 6,9; 7,5 và 7,8ppm trong phổ
1
H – NMR và liên kết –O – H trong
phổ IR.
16.7
Hãy đề nghị một công thức cấu tạo phù hợp cho một chất chưa biết. Ghi rõ các tín
hiệu cộng hưởng ở 6,8; 6,9; 7,5 và 7,8ppm trong phổ
1
H – NMR và các tín hiệu ở 52 và
161ppm trong phổ

13
C – NMR thuộc về các nguyên tử nào. Dựa vào câu trả lời của mình,
bạn hãy chỉ ra các phân mảnh mà có thể giải thích được các pic có m/z = 92 và m/z = 120
trên phổ khối lượng. Viết công thức sao cho có thể giải thích được bước sóng bé của
dải liên kết -O – H.
16.8
Chất A là một loại dược phẩm được sử dụng để chống đau đầu. Viết công thức cấu
tạo A.
Bài
17:
A
DN,
A
RN,

Protein
“Sơ đồ trung tâm của sinh học phân tử” miêu tả sự vận chuyển thông tin di truyền từ ADN,
thông qua ARN đến protein.
(a)
(b)
(c)
DNA
RNA PROTEIN
(a): sao mã (b): dịch mã (c): giải mã
Cấu trúc hóa học của các polyme sinh học như ADN, ARN và protein mở ra cho chúng những
vai trò quan trọng trong tất cả các hình thái của sự sống. 50 năm trước, năm 1953 thì James
Watson và Francis Crick đưa ra cấu trúc của ADN trong tạp chí Nature và cũng đã thể hiện
được những mối liên kết của các bazơ nitơ trên mỗi dải.
17.1
Vẽ công thức của nucleotit 2’ – deoxyadenosin 5’ – monophotphat (dAMP, muối

dinatri) và bazơ xitozin, guanin và thymin. Chỉ ra chính xác những liên kết hydro tồn tại
giữa các bazơ nitơ này khi chúng xuất hiện trên mô hình Watson – Crick.
17.2
ADN và ARN khác nhau như thế nào về thành phần, và điều này ảnh hưởng đến độ
bền hóa học của chúng như thế nào?
Protein là những phân tử sinh học đa dạng, chúng có nhiều tính chất khác nhau mà đuợc xác
định bởi sự sắp xếp các amino – axit trong phân tử.
17.3.
Liệt kê ba chức năng chính của protein.
17.4
Viết phản ứng để giải thích sự hình thành dipeptit từ protein. Liên kết peptit
thường nhận cấu dạng nào?
Phân tử có khối lượng phân tử lớn nào xúc tác cho sự hình thành các liên kết peptit
trong tế bào người trong qúa trình phản ứng?
17.5

.
Vẽ công thức lập thể của tripeptti L - Ser – L – Va – L – Gly và chỉ ra các điện tích
tồn tại ở điểm đẳng điện.
Bài
18:
Sự biến chất axit béo
18.1
Viết công thức cấu tạo của một
triglyxerit

điển hình và nêu tên của
đơn vị cơ bản hình thành nó. Đánh
dấu * vào các trung tâm bất đối xứng.
Phản ứng chính được đề cập trong sự làm biến chất các axit béo được gọi là “oxy hóa - β”. Nó

xảy ra trong các “mitochondria” trong tế bào gấu. Trong mỗi chu trình của sư “oxy hoá - β” này
thì một nhóm axetyl được tách ra khỏi axit béo và hai hợp phần A, B bị khử.
18.2
Viết các tên chính thức và ký hịêu thường dùng để biểu diễn hai phân tử A và B.
Vẽ công thức gạch nối để chỉ ra hướng phản ứng của các chất trên trong phản ứng
oxy hóa và khử hóa.
Nhóm axetyl được oxy hóa tiếp trong một chu trình phản ứng tiếp theo, lần này xảy ra trong ma
trận của ty thể.
18.3
Tên của chu trình này là gì?
Sản phẩm oxy hóa và sản phẩm khử của chu trình này là gì?.
Hai sản phẩm khử A và B đã được oxy hóa lại để xây dựng phân tử adenozin triphotphat
(ATP) trong một phản ứng thứ ba, được gọi là phản ứng hô hấp chuỗi, ở bên trong của các
màng ty thể.
18.4
Hãy chỉ ra sản phẩm oxy hóa của qúa trình hô hấp.
Năng lượng tự do dự trữ ở trong màng ty thể được sử dụng như thế nào để cho nó độc
lập với các liên kết hóa học, và nó đuợc sử dụng như thế nào trong qúa trình tổng hợp
ATP.
18.5
Viết phương trình phân tử của sự oxy hóa hoàn toàn axit béo trong cả ba phản ứng
và cho biết A và B đóng vai trò gì.
Gấu xám châu Mỹ rất thích ăn cá. Khi nước đóng
băng vào mùa đông thì chúng sử dụng lớp mỡ dự
trữ đã được xây dựng ở mùa thu để tạo ra năng
lượng
2
Bài 19:
Chất béo
Lipit là một trong số những chất rất quan trọng trong vấn đề dinh dưỡng và nó có những vai trò

quan trọng khác nhau trong có thể, măặ dù chúng ta không cần nhiều lắm sự hiện diện của nó.
Lipit có thể được phân loại dựa vào tính tan trong nước của nó: một lipit có cấu trúc không
phân cực hay trung tính nhưng với những phần cấu tạo của nó đều có tính ưa nước thì có
chức năng dự trữ năng lượng trong tế bào, trong khi đó những lipit phân cực là loại có phần
“đầu” phân cực và một hay nhiều phần “đuôi” không phân cực đã được tìm thấy trong các
màng xung quanh mỗi tế bào của cơ thể.
Ngoài những photpholipit thông thường như lecithin, các lipit phân cực khác như cerebrosin
đều hiện diện trong lớp màng bao quanh tế bào.
O
O
C O
CH
O

P O
CH
3
H
C
N
+
C
CH
3
CH
2
OH
O
OH
O

H
2
C
OH
H
C CH
2
O O
-
O
C
H
2
CH
3
OH
NH
OH
O
Lecithin (photphatidyl cholin) Cerebrosin
19.1
Hãy đọc tên đơn vị cơ bản của lecithin và chỉ ra phần đầu và đuôi của hai lipit ở cấu
trúc trên.
Lipit là những chất có khả năng tan trong các dung môi hữu cơ như clorofom nhưng rất khó tan
trong nước.
19.2
Nếu lipit được hoà lẫn với nước, dạng kết hợp nào được sinh ra? Hãy mô tả hai
tính chất của các “siêu cấu trúc” (superstructure) này mà ta có thể biết được trong các
hệ sinh học, trong đó có thực phẩm của chúng ta. Bằng cách nào các nhóm ở phần đầu
của lipit định hướng vào nước. Động lực nào quyết định dạng của các siêu cấu trúc

được sinh ra bởi lipit?
Cùng với các lipit khác thì cerebrosin được tìm thấy ở bề mặt của tế bào con người. Tương
phản với phần đầu của cholesterol ta có thể tìm thấy được ở cả bên trong cũng như bên ngoài
tế bào thì phần đầu của cerebrosin được tìm thấy ở trên bề mặt của tế bào.
19.3
Vì sao sự sắp xếp không xảy ra theo sự tiêu tán theo hướng ưu tiên về mặt entropy
với việc các nhóm thuộc phần đầu của cerebrosin định hướng vào bên trong hay bên
ngoài?
Giản đồ phân tích nhiệt vi phân của một hỗn hợp gồm 60% distearoyl photphatidyl cholin và
40% nước được cho ở dưới đây.
A:
cường độ hấp thụ nhiệt
B:
nhiệt độ
(K)
19.4
Giải thích hai pic trên giản đồ. Bằng cách nào mà tế bào sống có thể điều khiển
được pic thứ hai để có thể thích nghi với màng của nó trước sự đòi hỏi của điều kiện
sống?
Trong máu, các chất béo được vận chuyển dưới dạng các lipoprotein, nó chứa các lipit chứa
các đầu có cực và không có cực, cũng như protein với các bề mặt ưa và không ưa nước.
Ở các nước phương tây, mức độ lipoprotein được nâng lên cao do một chế độ ăn nhiều chất
béo. Đặc biệt là một lượng lớn cholesterol và các este của nó trong một số lipoprotein đã dẫn
đến sự bổ sung mỡ vào các mạch máu và sự tích tụ mỡ (bệnh tích mỡ làm dày thành động
mạch). Điều này dẫn đến kết qủa là sự làm tắc mạch máu nên tim không được cung cấp đủ
oxy nên dẫn đến nhồi máu cơ tim, một trong số những nguyên nhân thường gặp gây ra tử
vong.
19.5
Bằng cách nào mà khi tạo thành các lipoprotein từ lipit và protein thì các siêu cấu
trúc vẫn được ổn định trong khi chúng dễ dàng được vận chuyển trong máu. Bằng cách

nào mà:
a) Cholesterol
b) Este của nó với axit béo
có thể được thống nhất với lipoprotein?
Bài
20:

Kekule,

Benzen
và vấn đề về tính thơm
Năm 1986, nhà hóa học người Đức là August Kekule đã đề nghị một cấu trúc vòng cho
benzen, một hydrocacbon có mùi dễ chịu, nó được tìm thấy bởi Michael Faraday năm 1825.
Kekule đề nghị cacbon có hóa trị 4 và như vậy nó có thể hình thành liên kết đơn cacbon –
cacbon (xen phủ ¼) hay liên kết đôi (xen phủ 2/4). Trong mô hình của ông thì các liên kết đơn
và đôi luân phiên nhau. Điều này dẫn đến 6 hóa trị và nó được bão hòa bởi 6 nguyên tử hydro.
Đây là những hình ảnh về công trình của ông.
Tuy nhiên, vào thời điểm này thì người ta đã biết rằng chỉ có một đồng phân của dẫn xuất
benzen hai lần thế. Nếu benzen có các liên kết đơn và đôi luân phiên nhau thì điều này sẽ dẫn
đến sự tạo thành hai đồng phân, một là liên kết đôi ở giữa hai nhóm thế, thứ hai là liên kết đơn
ở giữa vị trí này. Kekule giải quyết vấn đề này bằng cách giả sử rằng các liên kết đơn và đôi
trong benzen là “kết hợp với nhau tạo thành một phân tử benzen duy nhất”.
Bây giờ thì chúng ta đã biết rằng benzen là phằng, có cấu tạo lục giác đều với độ dài của các
liên kết C – C đều bằng nhau và tính chất hóa học của nó khác hẳn các olefin thông thường.
20.1
Hãy viết các cấu trúc cộng hưởng để giải thích cấu trúc điện tử của benzen.
20.2
Hãy viết tất cả các đồng phân có thể có của dẫn xuất benzen hai lần thế
(C
6

H
4
R
2
).
Một cấu trúc khác của benzen đã được Staedeler để nghị. Bây giờ nó đã được biết đến như là
công thức Dewar.
=
20.3
Có bao nhiêu đồng phân của benzen Dewar có thể nhận được nếu như ta thế hai
nguyên tử hydro bởi hai nhóm thế R. Viết các công thức.
Một thời gian ngắn sau đó, A. Ladenburg, một giáo sư Hóa hữu cơ ở Kiel đã đề xuất ra công
thức cấu tạo benzen của mình (benzen Ladenburg), bây giờ gọi là prisman.
4
3 5
3 5
4
2 6
2
6
1
1
Dựa vào mô hình của Ladenburg thì mô hình của benzen đã được đồng ý vì nó có thể giải
thích được vì sao dẫn xuất hai lần thế của benzen chỉ có ba đồng phân.