НОХ 2010, III кръг (национален), 10–12 клас — Задача 3

МОМН, 42-ра НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2010 година. Национален кръг, 27 – 28 март. Теоретичен кръг · 27 март 2010 г.

Условие

Апатит е твърд и неразтворим във вода калциев минерал с химична формула $\mathrm{Ca_5(PO_4)_3X}$, който, в зависимост от X, е хлороапатит, флуороапатит и хидроксилапатит. И трите вида апатит са разтворими в киселини. Хидроксилапатит (XA) има плътност 3,156 g/cm$^3$ и се разтваря в киселина ($\mathrm{H^+}$) по реакцията:

1. Изравнете уравнението на реакцията.

Зъбният емайл е съставен главно от XA, като дебелината му на дъвкателната повърхност на кътен зъб е около 2,5 mm. Зъбен кариес е разрушаване на зъбния емайл под действие на киселинни агенти. Сред основните рушители на зъбния емайл е млечна киселина ($\mathrm{C_2H_4(OH)COOH}$, HLact), която се получава при разграждане на захароза под действие на бактерии, съдържащи се в устната кухина.

2. Колко милиграма млечна киселина ще причинят кариес на кътен зъб с площ на отвора 1 mm$^2$?

Калциев лактат е сол на млечна киселина, която има антиацидно действие – може да неутрализира стомашни киселини.

3. Напишете структурната формула на млечна киселина и на калциев лактат.

Антиацидното действие на Ca-лактат се изразява в това, че той превръща силната солна киселина от стомашния сок, в по-слабата и по-малко дразнеща млечна киселина.

4. Колко милилитра стомашен сок ще неутрализират 100 mg калциев лактат, ако концентрацията на солна киселина в стомашния сок е 0,12 g/L?

5. От колко голям кариес (с каква площ на отвора) би се получил толкова калциев лактат, колкото е необходим за неутрализиране на солната киселина в 47,5 mL стомашен сок?

Решение

Необходими данни

Универсална газова константа $R = 8{,}314\ \mathrm{J/(mol\ K)}$

$0\ {}^{\circ}\mathrm{C} = 273\ \mathrm{K}$

Характеристични ивици на поглъщане на функционалните групи:

Функционална група	Област на поглъщане, cm$^{-1}$
O-H (фенолна, свързана с водородна връзка)	3550-3200
O-H (алкохолна, свързана с водородна връзка)	3500-3200
N-H (амид)	3520-3400
$\mathrm{R_3N\text{-}H^+}$	2700-2330
SH	2600-2550
C=O (цикличен естер)	1795-1760
C=O (ацикличен естер)	1730-1715
C=O (амид)	1700-1680
ароматни ядра	1600 и 1500
C-O (първичен алкохол)	1075-1000
C-O (вторичен алкохол)	1150-1075
C-O-C (оксиран)	860-840

---

Оригинал в Архива: Problems.pdf