Zadanie 26.2. (0–1)
Treść
N-metylopiperazyna (1-metylopiperazyna) to rozpuszczalna w wodzie słaba zasada o wzorze:
Ta zasada ulega dwustopniowej dysocjacji, w której uczestniczą oba atomy azotu. Atom azotu niezwiązany z grupą metylową ma silniejszy charakter zasadowy.
W tabeli podano wartości p$K_{\text{b1}}$ oraz p$K_{\text{b2}}$ opisanej reakcji dysocjacji N-metylopiperazyny, wyznaczone w różnych temperaturach.
| Temperatura | 25 °C | 30 °C | 40 °C | 50 °C |
|---|---|---|---|---|
| p$K_{\text{b1}}$ | 4,86 | 5,01 | 5,21 | 5,35 |
| p$K_{\text{b2}}$ | 9,37 | 9,60 | 9,69 | 9,82 |
Na podstawie: F. Khalili, A. Henni, A.L.L. East, J. Chem. Eng., 54 (2009) 2914.
Na podstawie informacji wstępnej spośród podanych form kationowych N-metylopiperazyny wybierz tę, która praktycznie nie występuje w roztworze wodnym, i napisz jej oznaczenie (I, II albo III). Uzasadnij odpowiedź.
Oznaczenie: ……………………………………………………………….
Uzasadnienie: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Zdający: 1) […] przetwarza informacje z różnorodnych źródeł.
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych.
VI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający: 1) pisze równania dysocjacji elektrolitycznej związków […] organicznych; 3) interpretuje wartości: […] $K_\text{a}$, $K_\text{b}$.
Zasady oceniania: 1 pkt – poprawny wybór oznaczenia drobiny oraz poprawne uzasadnienie. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
Oznaczenie: II
Uzasadnienie: W roztworze wodnym N-metylopiperazyny nie istnieje (praktycznie) forma, w której jon $\ce{H+}$ przyłączony jest do atomu azotu z grupą metylową (o mniejszej wartości $K_\text{b}$) bez przyłączenia najpierw jonu $\ce{H+}$ do atomu azotu o większej wartości $K_\text{b}$.