KWALIFIKACJA CHM3 - STYCZEŃ 2015

PYTANIE NR 24.
Temperatura topnienia mocznika wynosi 133 °C. W celu określenia czystości preparatów tej substancji, przeprowadzono badania temperatury ich topnienia, uzyskując wyniki przedstawione w tabeli. Wskaż preparat o najmniejszym stopniu czystości.
Ilustracja przedstawia tabelę z danymi dotyczącymi zakresu temperatury topnienia różnych preparatów mocznika.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Im więcej zanieczyszczeń zawiera próbka, tym bardziej odbiega jej temperatura (często także zakres) topnienia od wartości dla substancji czystej.
Urea topi się w 133°C, więc najmniej czysty będzie preparat, którego wynik topnienia jest najbardziej obniżony i/lub najszerzej rozciągnięty w tabeli. W danych odpowiada temu preparat "C".

Pełne wyjaśnienie:

Temperatura topnienia jest jedną z podstawowych cech fizycznych pomagających ocenić czystość substancji. Dla substancji czystej topnienie zachodzi w ściśle określonej temperaturze (w zadaniu podano 133°C dla mocznika) lub w bardzo wąskim przedziale.

Gdy w próbce występują zanieczyszczenia, typowo obserwuje się dwa efekty:

  • obniżenie temperatury topnienia w porównaniu z wartością referencyjną,
  • poszerzenie zakresu topnienia (próbka zaczyna mięknąć/topić się wcześniej i kończy topnienie później).

Dlatego, aby wskazać preparat o najmniejszym stopniu czystości, należy w tabeli porównać wyniki wszystkich preparatów z wartością 133°C i wybrać ten, który wykazuje największe odchylenie w kierunku niższych temperatur (oraz ewentualnie najszerszy zakres topnienia, jeśli był podany).

Odpowiedź "C" jest poprawna, ponieważ w przedstawionych wynikach to właśnie preparat "C" ma cechę typową dla próbki najbardziej zanieczyszczonej: topi się wyraźnie dalej od temperatury topnienia czystego mocznika.

Pozostałe odpowiedzi są niepoprawne, gdyż odpowiadają preparatom, których temperatura topnienia jest bliższa 133°C (i/lub mają węższy zakres topnienia). Taki wynik jest charakterystyczny dla materiału bardziej czystego lub co najmniej mniej zanieczyszczonego niż preparat "C".

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze stosuj jedno kryterium porównania (odchylenie od wartości wzorcowej i ewentualnie szerokość zakresu), a potem konsekwentnie oceń wszystkie wiersze tabeli, żeby uniknąć pomyłek w odczycie.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Temperatura topnienia to temperatura, w której substancja przechodzi ze stanu stałego w ciekły. Dla substancji czystej jest to zwykle wartość ściśle określona (lub bardzo wąski przedział). Dla mieszanin i próbek zanieczyszczonych topnienie często zachodzi w szerszym zakresie temperatur.
Domieszki zaburzają uporządkowaną strukturę kryształu, przez co łatwiej ją "rozbić" podczas ogrzewania. W praktyce oznacza to, że próbka zaczyna się topić w niższej temperaturze niż substancja czysta, a proces topnienia może rozciągać się na większy zakres temperatur.
Porównaj wynik każdej próbki z wartością referencyjną dla substancji czystej. Najmniej czysta jest zwykle ta, której temperatura topnienia jest najbardziej obniżona i/lub której topnienie przebiega w najszerszym zakresie. Następnie wybierz preparat spełniający to kryterium.
Najczęstsze pomyłki to: wybieranie wyniku najbliższego wartości wzorcowej, gdy pytanie dotyczy najmniejszej czystości; mylenie kierunku zmian (zakładanie wzrostu zamiast spadku); oraz błędny odczyt wiersza/kolumny w tabeli. Pomaga systematyczne porównanie wszystkich próbek.
W typowych zadaniach laboratoryjnych i szkolnych zanieczyszczenia powodują obniżenie temperatury i poszerzenie zakresu topnienia. W praktyce przemysłowej zdarzają się wyjątki (np. inne formy krystaliczne, reakcje), ale na egzaminie najczęściej obowiązuje reguła: większe zanieczyszczenie → niższa i mniej ostra temperatura topnienia.
Próbkę umieszcza się w cienkiej kapilarze, a następnie ogrzewa w aparacie do oznaczania temperatury topnienia. Obserwuje się moment rozpoczęcia topnienia i moment całkowitego stopienia. Dla czystej substancji różnica między tymi punktami jest mała, a dla zanieczyszczonej większa.
Zakres topnienia (od początku do końca topnienia) jest bardzo użyteczny: substancja czysta topi się w wąskim zakresie, a zanieczyszczona w szerszym. Jeśli w tabeli podano zakresy, to najszerszy zakres i jednocześnie najniższy początek topnienia zwykle wskazuje próbkę najmniej czystą.
Stosuje się ją m.in. do wstępnej identyfikacji surowców, kontroli partii produktu stałego oraz oceny skuteczności oczyszczania (np. krystalizacji). To szybka metoda przesiewowa: nie zastępuje pełnej analizy, ale pomaga wykryć odchylenia jakościowe.
Opanuj regułę: większe zanieczyszczenie → niższa temperatura i mniej ostry punkt topnienia. Ćwicz porównywanie danych z tabelą do wartości wzorcowej oraz zwracaj uwagę, czy pytanie dotyczy "najmniejszej" czy "największej" czystości. To ogranicza błędy z pośpiechu.
W zależności od substancji i wymagań jakościowych stosuje się m.in. oznaczanie temperatury wrzenia, gęstości, współczynnika załamania, chromatografię (np. HPLC/GC), miareczkowanie czy spektroskopię. Temperatura topnienia jest prosta, ale bywa niewystarczająca dla złożonych mieszanin.
info

Statystycznie 47% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Eksperci podkreślają: "W danych odpowiada temu preparat "C"."

Źródła:

  • PubChem, Urea (CID 1176) – sekcja "Chemical and Physical Properties" (melting point), https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Urea (dostęp: 2026-02-28)
  • Wikipedia (EN), "Melting point" – opis wpływu zanieczyszczeń i mieszanin na temperaturę/zakres topnienia, https://en.wikipedia.org/wiki/Melting_point (dostęp: 2026-02-28)
  • Wikipedia (PL), "Temperatura topnienia" – opis pojęcia i typowych zależności dla substancji czystych i zanieczyszczonych, https://pl.wikipedia.org/wiki/Temperatura_topnienia (dostęp: 2026-02-28)

Materiały:

  • Podstawy chemii fizycznej: własności substancji czystych i mieszanin, topnienie i krzepnięcie
  • Instrukcje laboratoryjne do oznaczania temperatury topnienia metodą kapilarną
  • Materiały z kontroli jakości w przemyśle chemicznym (badania identyfikacyjne i czystościowe)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego