{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/31.1","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"31.1","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 31.1. (0-1)\nNapisz wzór półstrukturalny (grupowy) tej formy alaniny, która występuje przy\nwartości pH odpowiadającej punktowi II zaznaczonemu na wykresie. Podaj nazwę tej\nwartości pH.\nWzór:\nNazwa:\n31.1.\n0-1\n0\n2\n4\n6\n8\n10\n12\n14\n0\n0,5\n1\n1,5\n2\n2,5\npH\nObjętość roztworu NaOH\nII\nIII\nI\nMCHP-R0_100","answer":"C","answer_text":"Zadanie 31.1. (0-1)\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne napisanie wzoru jonu i nazwy wartości pH.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\nWzór:\nC\nH3\nCH\nCOO\nNH3\nNazwa: punkt izoelektryczny ALBO punkt izojonowy","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n**Wzór półstrukturalny alaniny w punkcie II:**\n\n\\[\\ce{CH3-CH(NH3+)-COO-}\\]\n\n**Nazwa tej wartości pH:** punkt izoelektryczny (pH izoelektryczne, oznaczany pI)\n\n## Sposób 1 - Analiza form jonowych alaniny w zależności od pH\n\nAlanina to aminokwas z dwiema grupami kwasowo-zasadowymi:\n\n| Grupa | pKa |\n| \\(-\\ce{COOH}\\) (karboksylowa) | \\(pK_{a1} \\approx 2{,}34\\) |\n| \\(-\\ce{NH3+}\\) (aminowa) | \\(pK_{a2} \\approx 9{,}69\\) |\n\n**Trzy formy alaniny w roztworze:**\n\n- **Forma kationowa** (niskie pH, poniżej pKa1):\n\\[\\ce{CH3-CH(NH3+)-COOH}\\]\n\n- **Forma obojnaczego jonu (zwitter-jonu)** - pomiędzy pKa1 a pKa2:\n\\[\\ce{CH3-CH(NH3+)-COO-}\\]\n\n- **Forma anionowa** (wysokie pH, powyżej pKa2):\n\\[\\ce{CH3-CH(NH2)-COO-}\\]\n\n**Co to jest punkt II na wykresie?**\n\nNa typowym wykresie rozkładu form jonowych aminokwasu punkt II to **punkt izoelektryczny (pI)** - pH, przy którym cząsteczka aminokwasu ma **zerowy ładunek wypadkowy** i występuje wyłącznie w formie zwitter-jonowej.\n\nDla alaniny:\n\n\\[pI = \\frac{pK_{a1} + pK_{a2}}{2} = \\frac{2{,}34 + 9{,}69}{2} \\approx 6{,}01\\]\n\nPrzy pH = pI dominuje forma, w której **jednocześnie** \\(-\\ce{COOH}\\) jest zdeprotonowana (daje \\(-\\ce{COO-}\\)) i \\(-\\ce{NH2}\\) jest sprotonowana (daje \\(-\\ce{NH3+}\\)):\n\n\\[\\ce{CH3-CH(NH3+)-COO-}\\]\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez bilans ładunku\n\nSprawdzamy, że zwitter-jon ma zerowy ładunek netto:\n\n| Fragment | Ładunek |\n| \\(-\\ce{NH3+}\\) | \\(+1\\) |\n| \\(-\\ce{COO-}\\) | \\(-1\\) |\n| \\(-\\ce{CH3}\\), \\(-\\text{CH}-\\) | \\(0\\) |\n| **Suma** | **0** |\n\nŁadunek wypadkowy = \\(+1 + (-1) = 0\\) ✓\n\nTo potwierdza, że przy pI cząsteczka jest elektrycznie obojętna i nie wędruje w polu elektrycznym (stąd nazwa: punkt *izoelek*tryczny).\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 8 - Stałe dysocjacji aminokwasów:**\nPodane są wartości \\(pK_a\\) grup \\(-\\ce{COOH}\\) i \\(-\\ce{NH3+}\\) dla 20 aminokwasów białkowych (w tym alaniny: \\(pK_{a1} = 2{,}34\\), \\(pK_{a2} = 9{,}69\\)).\nWzór na punkt izoelektryczny aminokwasu z jedną grupą aminową i karboksylową:\n\\[pI = \\frac{pK_{a1} + pK_{a2}}{2}\\]\n\n📖 **Karta wzorów str. 6-7 - Wzory strukturalne 20 aminokwasów:**\nAlanina (\\(\\text{Ala, A}\\)) - wzór ogólny w formie zwitter-jonowej widoczny przy każdym aminokwasie. Łańcuch boczny alaniny: \\(-\\ce{CH3}\\).\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Forma przy pI to **zwitter-jon, nie forma obojętna cząsteczkowa.** \\(\\ce{CH3-CH(NH2)-COOH}\\) to błąd - ta forma praktycznie nie istnieje w wodnym roztworze przy pH = 6.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić pI z pKa! Na wykresie punkt II to **punkt izoelektryczny**, a nie punkt połowy miareczkowania pierwszej grupy.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W zwitter-jonie obowiązkowo pokazuj oba ładunki: \\(-\\ce{NH3+}\\) **i** \\(-\\ce{COO-}\\). Pominięcie jednego z nich to błąd formalny w zapisie wzoru półstrukturalnego.","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-31.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":26,"source":"ocr","answer_source":"ocr","answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2023 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 31.1. (0-1)<br>Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) tej formy alaniny, która występuje przy<br>wartości pH odpowiadającej punktowi II zaznaczonemu na wykresie. Podaj nazwę tej<br>wartości pH.<br>Wzór:<br>Nazwa:<br>31.1.<br>0-1<br>0<br>2<br>4<br>6<br>8<br>10<br>12<br>14<br>0<br>0,5<br>1<br>1,5<br>2<br>2,5<br>pH<br>Objętość roztworu NaOH<br>II<br>III<br>I<br>MCHP-R0_100</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 31.1. (0-1)<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - poprawne napisanie wzoru jonu i nazwy wartości pH.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.<br>Rozwiązanie<br>Wzór:<br>C<br>H3<br>CH<br>COO<br>NH3<br>Nazwa: punkt izoelektryczny ALBO punkt izojonowy</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź:</h4>\n<p><strong>Wzór półstrukturalny alaniny w punkcie II:</strong></p>\n<p>\\[\\ce{CH3-CH(NH3+)-COO-}\\]</p>\n<p><strong>Nazwa tej wartości pH:</strong> punkt izoelektryczny (pH izoelektryczne, oznaczany pI)</p>\n<h4>Sposób 1 - Analiza form jonowych alaniny w zależności od pH</h4>\n<p>Alanina to aminokwas z dwiema grupami kwasowo-zasadowymi:</p>\n<p>| Grupa | pKa |<br>| \\(-\\ce{COOH}\\) (karboksylowa) | \\(pK_{a1} \\approx 2{,}34\\) |<br>| \\(-\\ce{NH3+}\\) (aminowa) | \\(pK_{a2} \\approx 9{,}69\\) |</p>\n<p><strong>Trzy formy alaniny w roztworze:</strong></p>\n<ul><li><strong>Forma kationowa</strong> (niskie pH, poniżej pKa1):</li></ul>\n<p>\\[\\ce{CH3-CH(NH3+)-COOH}\\]</p>\n<ul><li><strong>Forma obojnaczego jonu (zwitter-jonu)</strong> - pomiędzy pKa1 a pKa2:</li></ul>\n<p>\\[\\ce{CH3-CH(NH3+)-COO-}\\]</p>\n<ul><li><strong>Forma anionowa</strong> (wysokie pH, powyżej pKa2):</li></ul>\n<p>\\[\\ce{CH3-CH(NH2)-COO-}\\]</p>\n<p><strong>Co to jest punkt II na wykresie?</strong></p>\n<p>Na typowym wykresie rozkładu form jonowych aminokwasu punkt II to <strong>punkt izoelektryczny (pI)</strong> - pH, przy którym cząsteczka aminokwasu ma <strong>zerowy ładunek wypadkowy</strong> i występuje wyłącznie w formie zwitter-jonowej.</p>\n<p>Dla alaniny:</p>\n<p>\\[pI = \\frac{pK_{a1} + pK_{a2}}{2} = \\frac{2{,}34 + 9{,}69}{2} \\approx 6{,}01\\]</p>\n<p>Przy pH = pI dominuje forma, w której <strong>jednocześnie</strong> \\(-\\ce{COOH}\\) jest zdeprotonowana (daje \\(-\\ce{COO-}\\)) i \\(-\\ce{NH2}\\) jest sprotonowana (daje \\(-\\ce{NH3+}\\)):</p>\n<p>\\[\\ce{CH3-CH(NH3+)-COO-}\\]</p>\n<h4>Sposób 2 - Weryfikacja przez bilans ładunku</h4>\n<p>Sprawdzamy, że zwitter-jon ma zerowy ładunek netto:</p>\n<p>| Fragment | Ładunek |<br>| \\(-\\ce{NH3+}\\) | \\(+1\\) |<br>| \\(-\\ce{COO-}\\) | \\(-1\\) |<br>| \\(-\\ce{CH3}\\), \\(-\\text{CH}-\\) | \\(0\\) |<br>| <strong>Suma</strong> | <strong>0</strong> |</p>\n<p>Ładunek wypadkowy = \\(+1 + (-1) = 0\\) ✓</p>\n<p>To potwierdza, że przy pI cząsteczka jest elektrycznie obojętna i nie wędruje w polu elektrycznym (stąd nazwa: punkt <em>izoelek</em>tryczny).</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 8 - Stałe dysocjacji aminokwasów:</strong><br>Podane są wartości \\(pK_a\\) grup \\(-\\ce{COOH}\\) i \\(-\\ce{NH3+}\\) dla 20 aminokwasów białkowych (w tym alaniny: \\(pK_{a1} = 2{,}34\\), \\(pK_{a2} = 9{,}69\\)).<br>Wzór na punkt izoelektryczny aminokwasu z jedną grupą aminową i karboksylową:<br>\\[pI = \\frac{pK_{a1} + pK_{a2}}{2}\\]</p>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 6-7 - Wzory strukturalne 20 aminokwasów:</strong><br>Alanina (\\(\\text{Ala, A}\\)) - wzór ogólny w formie zwitter-jonowej widoczny przy każdym aminokwasie. Łańcuch boczny alaniny: \\(-\\ce{CH3}\\).</p>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Forma przy pI to <strong>zwitter-jon, nie forma obojętna cząsteczkowa.</strong> \\(\\ce{CH3-CH(NH2)-COOH}\\) to błąd - ta forma praktycznie nie istnieje w wodnym roztworze przy pH = 6.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie mylić pI z pKa! Na wykresie punkt II to <strong>punkt izoelektryczny</strong>, a nie punkt połowy miareczkowania pierwszej grupy.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> W zwitter-jonie obowiązkowo pokazuj oba ładunki: \\(-\\ce{NH3+}\\) <strong>i</strong> \\(-\\ce{COO-}\\). Pominięcie jednego z nich to błąd formalny w zapisie wzoru półstrukturalnego.</blockquote>"}]}