2-chlor-2-methylpropan og Vand - Rapport i Kemi

Side 1

[navn fjernet] 3.K

1

Indhold

Formål: ................................................................................................................................................. 2 Teori: .................................................................................................................................................... 2 Konduktivitet: .................................................................................................................................. 2 Reaktionsorden: (Kemirapporten ”Reaktionsorden ”) .................................................. 2

Første ordens reaktioner: .................................................................................................................. 3 Anden ordens reaktioner: ................................................................................................................. 4 Reaktionsmekanisme: ...................................................................................................................... 6 Substitutionsreaktioner: ................................................................................................................... 7 Reaktionsmekanismen for nucleofile substitutionsreaktioner: ........................................................ 8

Materialer: ............................................................................................................................................ 9 Kemikalier:....................................................................................................................................... 9 Apparatur: ........................................................................................................................................ 9 Fremgangsmåde: .................................................................................................................................. 9

Resultater/Diskussion: ....................................................................................................................... 10

1:..................................................................................................................................................... 10

2:..................................................................................................................................................... 11

3:..................................................................................................................................................... 12

4:..................................................................................................................................................... 12

5:..................................................................................................................................................... 13

6:..................................................................................................................................................... 15

7:..................................................................................................................................................... 15

8:..................................................................................................................................................... 16 Fejlkilder: ....................................................................................................................................... 16 Konklusion: ........................................................................................................................................ 17

Side 2

[navn fjernet] 3.K

2

Formål:

At finde ud af hvordan konduktiviteten ændre sig under reaktionen mellem 2-chlor-2-methylpropan og vand. Vi ønsker også at bestemme reaktionsorden for reaktionen.

Teori:

Konduktivitet:

Konduktivitet betyder ledningsevne, det er altså en opløsnings eller metals evne til at lede elektrisk energi. Vi er interesseret i konduktiviteten for en opløsning, og en opløsning er elektrisk ledende, hvis den indeholder ioner. Når vi vil måle en opløsnings konduktivitet, kan vi bruge to rektangulære elektroder, som sidder parallelt overfor hinanden i en dyppecelle. Dyppecellen tilsluttes til en ledningsevnemåler. Ved måling af konduktiviteten anvender vi vekselspænding, for at undgå at lave en elektrolyse.

Reaktionsorden: (Kemirapporten ”Reaktionsorden ”)

Reaktionshastigheden afhænger af reaktanternes koncentrationer. Vi antager, at vi ved ovenstående forsøg finder hastighedsudtrykket for reaktionen således:

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝐴]^{𝑚} ∗ [ 𝐵]^{𝑛}

Reaktionen er da af ordenen m med hensyn til A og af ordenen n med hensyn til B. Den totale reaktionsorden er m og n lagt sammen. Reaktionsorden er derfor bestemt af eksponenterne i det eksperimentelt fundne hastighedsudtryk.

Et eksempel som reaktion kan vi tage vores eget forsøg, en reaktion mellem peroxodisulfationer

(S O^{2-}) og iodidioner (I^{-}):

2 8

𝑆_{2} 𝑂_{8}^{2−} ( 𝑎𝑞) + 2𝐼^{−} ( 𝑎𝑞) → 2𝑆𝑂_{4}^{2−} ( 𝑎𝑞) + 𝐼_{2} ( 𝑎𝑞)

Hastighedsudtrykket vil kunne beskrives på følgende måde:

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝑆_{2} 𝑂_{8}^{2−}]^{?} ∗ [ 𝐼^{−}]^{?}

Side 3

[navn fjernet] 3.K

3

Vi kan ikke bestemme reaktionsordenerne, vi skal først lave forsøget, og derpå have kendskab til sammenhængen mellem koncentrationen af pågældende stof og tiden. Når vi har det, kan vi ved grafisk analyse bestemme, om der er tale om en første eller anden ordens reaktion.

Første ordens reaktioner:

En første ordens reaktion har hastighedsudtrykket:

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝐴]

Vi kan omskrive hastighedsudtrykket til:

− = 𝑘 ∗ [ 𝐴]

𝑑 [ 𝐴] 𝑑𝑡

Vi kan løse denne differentialligning, og vil til slut komme ud med følgende ligning:

ln [ 𝐴] = −𝑘 ∗ 𝑡 + ln [𝐴]_{0}

Formlen viser, at hvis vi afbilder en første ordens reaktion som ln[A] som funktion af t, får vi en aftagende ret linje.

Hastighedskonstanten k kan aflæses som den numeriske værdi af linjens hældningskoefficient. Når vi vil finde [A] skal vi bruge følgende formel:

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

2500

Ekspon. (Serie1)

Side 4

[navn fjernet] 3.K

4

[ 𝐴] = [𝐴]_{0} ∗ exp ( −𝑘 ∗ 𝑡))

Hermed har vi vist, at koncentrationen af A aftager eksponentielt i en første ordens reaktion. Vi laver en graf over [A] som funktion af t:

Anden ordens reaktioner:

Et anden ordens hastighedsudtryk kan se således ud:

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝐴]^{2}

Vi kan omskrive hastighedsudtrykket til:

− = 𝑘 ∗ [ 𝐴]^{2}

𝑑 [ 𝐴] 𝑑𝑡

Løsningen til den differentialligning bliver:

1 1

[𝐴] [𝐴]_{0}

= 𝑘 ∗ 𝑡 +

Hvis vi afbilder en anden ordens reaktion som 1/[A] mod t, vil vi få en ret linje:

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

2500

Serie1

Ekspon. (Serie1)

Side 5

[navn fjernet] 3.K

5

Hvis vi igen bare afbilder koncentrationen af A som funktion af t, får vi med tilnærmelse vis en eksponentiel aftagende funktion:

I vores forsøg kunne vi forestille os at vi havde kendskab til sammenhængen mellem [S O^{2-}] og

2 8 tiden. For at finde ud af om det så er en første eller anden ordens reaktion tager vi henholdsvis

ln[S O^{2-}] og 1/[S O^{2-}]. Hvis den første har den pæneste rette linje (R-kvadranten tættest på 1), er

2 8 2 8 det en første ordens reaktion, er det nummer to graf, der har den tætteste R-kvadrant på 1, er det en anden ordens reaktion.

0

20

40

60

80

100

120

0 200

Serie1

Lineær (Serie1)

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0 200

Serie1

Ekspon. (Serie1)

Side 6

[navn fjernet] 3.K

6

Reaktionsmekanisme:

En bimolekylær elementarreaktion opstår ved sammenstød mellem to partikler:

𝐴 + 𝐵 → 𝐶

Vi har forudsat at de to partikler danner et nyt partikel, men der kunne sagtens blive dannet to eller flere partikler ved sammenstødet. Molekyler bevæger sig tilfældigt rundt mellem hinanden, de skifter fart og hastighed ved sammenstød med andre molekyler. Ved koncentrationer af moderat størrelsesorden sker der mange antal sammenstød mellem A og B pr. sekund. Hvis den ene af koncentrationerne bliver fordoblet, får det andet molekyle dobbelt så mange sammenstød med det forøget molekyle. Antal sammenstød mellem A og B pr. tid må være proportionalt med produktet af de to koncentrationer. Reaktionshastigheden vil derfor være:

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝐴] ∗ [ 𝐵]

I en unimolekylær elementarreaktion omdannes en enkelte partikel:

𝑋 → 𝑌 + 𝑍

Antallet af x-molekyler som omdannes pr. tid, må være en bestemt brøkdel af det totale antal X-molekyler, derfor:

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝑋]

Et reaktionsskema for en kemisk reaktion angiver kun stofomsætningen ved reaktionen. Det fortæller os ikke om hvordan reaktionen forløber. En detaljeret redegørelse for reaktionsforløbet kaldes reaktionsmekanismen for reaktionen. Vi kunne forestille os følgende reaktionsskema:

𝐴 + 2𝐵 → 𝐶 + 𝐷 + 𝐸

En reaktionsmekanisme til reaktionen kunne se således ud:

𝐴 + 𝐵 → 𝐶 + 𝑋 𝑣_{1} = 𝑘_{1} ∗ [ 𝐴] ∗ [ 𝐵]

𝑋 → 𝐷 + 𝑌 𝑣_{2} = 𝑘_{2} ∗ [ 𝑋]

𝐵 + 𝑌 → 𝐸 𝑣 = 𝑘_{3} ∗ [ 𝐵] ∗ [𝑌]

3

Side 7

[navn fjernet] 3.K

7

Dette er blot et eksempel hvordan reaktionsmekanismen kunne se ud, ud fra reaktionsskemaet. I reaktionsforløbet får vi dannet X og Y som bliver brugt til at danne reaktionsprodukterne, sådanne molekyler kalder vi mellemprodukter. De er ofte for ustabile til at blive bevaret eller isoleret fra opløsningen. Vi kan ikke angive et samlet hastighedsudtryk for reaktionen, da vi ikke ved hvilke af reaktionsmekanismerne der foregår langsomst. Reaktionen kan selvfølgelig ikke foregå hurtigere end det langsomste trin. Hvis vi forestiller os, at vi udfører forsøget, og at det viser sig, at den første reaktionsmekanisme er den langsomste, så vil hastighedsudtrykket blive:

𝑣 = 𝑣_{1}

𝑣 = 𝑘_{1} ∗ [ 𝐴] ∗ [𝐵]

Reaktionen vil derfor blive af anden orden, da både A og B er af første orden.

Substitutionsreaktioner:

Vi ser på reaktionen mellem iodmethan og hydroxidioner:

𝐶𝐻_{3} 𝐼 + 𝑂𝐻^{−} → 𝐶𝐻_{3} 𝑂𝐻 + 𝐼^{−}

Denne reaktion ved at blande iodmethan og hydroxidioner er en substitutionsreaktion. Det er altså en reaktion, hvor at et molekyle bliver ”byttet ud” med et andet. Inden reaktionen er iodatomet bundet til carbonatomet med et fælles elektronpar. Når reaktionen forløber tager iodatomet elektronparret med sig, og bliver til en ion, da den har en overskydende elektron. Derved kan oxygenatomet optage den frie plads, som er opstået på methan og danner en kovalent binding mellem carbon og oxygen. Derfor kalder vi hydroxidionen for et nucleofilt reagens, og reaktionen er derfor en nucleofil substitutionsreaktion. Iodionen kalder vi den udgående gruppe, da den bliver erstattet.

I vores forsøg danner vi en alkohol ved reaktion mellem vand og 2-chlor-2-methylpropan:

𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐶𝑙𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝐻_{2} 𝑂 → 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝑂𝐻𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝐻𝐶𝑙

Side 8

[navn fjernet] 3.K

8

Reaktionsmekanismen for nucleofile substitutionsreaktioner:

Der findes to forskellige reaktionsmekanismer for nucleofile substitutionsmekanismer. De betegnes som S 1 og S 2, S står for substitution, og N for nucleofil, tallene 1 og 2 står for henholdsvis

N N unimolekylær og bimolekylær. Vi starter med at kigge på bimolekylære mekanismer. Reaktionen mellem iodmethan og hydroxidioner er en typisk S 2-reaktion:

N

𝐶𝐻_{3} 𝐼 + 𝑂𝐻^{−} → 𝐶𝐻_{3} 𝑂𝐻 + 𝐼^{−}

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝐶𝐻_{3} 𝐼] ∗ [ 𝑂𝐻^{−}]

Det eksperimentelt fundne hastighedsudtryk står ovenstående. Hastighedsudtrykket viser at reaktionen forløber i et enkelt trin, derfor er det en bimolekylær elementarreaktion.

Vi kigger nu pet et eksempel på en S

N

1-reaktion, som er reaktionen mellem 2-iod-2-methylpropan og hydroxidioner:

𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐼𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝑂𝐻^{−} → 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝑂𝐻𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝐼^{−}

𝑣 = 𝑘 ∗ [( 𝐶𝐻_{3})_{3} 𝐶𝐼]

Hastighedsudtrykket er betydeligt anderledes i forhold til forrige reaktion. Vi kan se at den nucleofile reagens (hydroxidionerne) slet ikke indgår i hastighedsudtrykket. Derfor er den nucleofile reagens altså ikke indblandet i det hastighedsbestemmende trin. Derfor kunne reaktionsmekanismerne se således ud:

𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐼𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} → 𝐶𝐻_{3} 𝐶^{+} 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝐼^{−} 𝑙𝑎𝑛𝑔𝑠𝑜𝑚

𝐶𝐻_{3} 𝐶^{+} 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝑂𝐻^{−} → 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝑂𝐻𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} ℎ𝑢𝑟𝑡𝑖𝑔

Først fraspaltes den udgående gruppe (iod), og der bliver dannet en positiv ion på carbon. Det kaldes en carbokation eller en carboniumion. Dette molekyle er meget ustabilt, og søger derfor hurtigt at reagere videre med det nucleofile reagens. Derfor vil den sidste reaktionsmekanisme foregå hurtigt mens den første reaktionsmekanisme vil foregå langsomt. Så det hastighedsbestemmende trin være den første reaktionsmekanisme som er en unimolekylær elementarreaktion. Så det vil blive en S

N

1-reaktion, som viser, at det hastighedsbestemmende trin er unimolekylært.

Side 9

[navn fjernet] 3.K

9

Det er afgørende om den udgående gruppe sidder på et primært, sekundært eller tertiært carbonatom. Hvis carbonatomet er primært, foregår reaktionen om hovedregel efter S 2-

N mekanismen. Det er fordi, der tit er plads til den nucleofile reagens til at ramme carbonatomet, og binder sig imens den udgående gruppes bindinger sprænges. Der er der ikke, hvis carbonatomet er tertiært. Men til gengæld dannes en tertiær carbokation nemmere end en primær og sekundær.

Derfor vil vi sandsynligvis få en S

N

1-reaktion, hvis den udgående gruppe er bundet til et tertiært carbonatom. Hvis det er et sekundær carbonatom, som den udgående gruppe er bundet til, bliver reaktionen sandsynligvis S 2, men det afgøres af det nucleofile reagens og af opløsningsmidlets

N polaritet.

Materialer:

Kemikalier:

• 0,100 M 2-chlor-2-methylpropan (opløst i acetone)

Apparatur:

• Cylinderglas

• 1 mL pipette

• 100 mL måleglas

• Ledningsevnemåler

• Ledningsevnemåler tilsluttet til computer med datastudie

Fremgangsmåde:

Vi starter med at rense apparaturet med demineraliseret vand. Derefter hælder vi noget vand op i et

måleglas og måler konduktiviteten, som skal være mindre end 1 μS/cm, ellers skal

ledningsevnemåleren renses igen. Vi starter derfor datastudie og tilslutter ledningsevnemåleren til computeren. Vi overfører 1 mL 2-chlor-2-methylpropan til et cylinderglas. Vi fylder så et måleglas op med 99 mL demineraliseret vand. Så hælder vi opløsningerne sammen og starter datastudie,

Side 10

[navn fjernet] 3.K

10 samtidige med at vi bevæger ledningsevnemåleren forsigtigt op og ned i cylinderglasset. På datastudie kan vi se at konduktiviteten stiger som reaktionen forløber, når grafen begynder at blive konstant stopper vi forsøget.

Resultater/Diskussion:

De data vi har fået ud af forsøget har vi indsat i excel, og har lavet en graf, den ses her:

Grafen vise hvordan konduktiviteten stiger som funktion af tiden. Vi har klippet nogle af de sidste resultater ud, fordi grafen blev konstant men begyndte derpå at aftage.

1:

Grunden til at startkoncentrationen af C

4 9

H

Cl er 0,001 M. Årsagen hertil skal findes ved at kigge på reaktanten C H Cl inden reaktionen går i gang. Koncentrationen af stoffet er 0,1 M, og vi udtager 1

4 9 mL, vi kan regne stofmængden ud vha. stofmængdekoncentrationsformlen. Stofmængden bliver

0,0001 mol. Så når vi sætter reaktionen i gang blander vi den ene mL med 99 mL demineraliseret vand, så vi bruger igen stofmængdekoncentrationsformlen til at finde startkoncentrationen af

stoffet. Vi finder derpå startkoncentrationen af C H Cl til 1,00 * 10^{-3} M.

4 9

0

20

40

60

80

100

120

140

160

00

Serie1

Side 11

[navn fjernet] 3.K

11

De øvrige koncentrationer som er angivet i skemaet, der er til at starte med 0 M HCl, fordi HCl bliver dannet i løbet som reaktionen forløber. Efter i princippet uendelig lang tid vil al C H Cl være

4 9 omdannet til HCl, derfor må startkoncentrationen af C

4 9

H

Cl være det samme, som

                                   -3
slutkoncentrationen af HCl, derfor 1,00 * 10 M. Til slut vil al C H Cl være omdannet, og der vil

4 9 derfor ikke være mere tilbage derfor 0 M C H Cl.

4 9

2:

Vi får at vide at sammenhængen mellem konduktiviteten og koncentrationen af HCl er proportionale. Det skyldes at de andre stoffer der optræder i reaktionen, også er elektriske ledende, men så lidt at det ikke behøver medregnes i den samlet konduktivitet. Da sammenhængen er proportional så er forholdet mellem konduktivitet og koncentration det sammen. Derfor kan vi dividere vores slutkoncentration af HCl med sidste konduktivitets værdi. Så finder vi forholdet mellem konduktivitet og koncentration, så ganger vi det konstante forhold med konduktiviteten til et pågældende tidspunkt og finder derpå koncentrationen af HCl. Vi viser et enkelt regneeksempel og skriver de andre koncentrationer i skemaet:

𝑆𝑙𝑢𝑡 [ 𝐻𝐶𝑙]

𝐾𝑜𝑛𝑑𝑢𝑘𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑒𝑡

= 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 𝑓𝑜𝑟ℎ𝑜𝑙𝑑

=

1,00 ∗ 10^{−3} 𝑀 𝑀

139 𝜇𝑆 𝜇𝑆 𝑐𝑚 𝑐𝑚

= 0,00000719

Så tager vi konduktiviteten efter 15 sekunder, 13 μS/cm:

0,00000719 ∗ 13 = 9,35 ∗ 10^{−5} 𝑀

𝑀 𝜇𝑆 𝜇𝑆 𝑐𝑚 𝑐𝑚

Tid / s Konduktivitet / μS/cm C(HCl) / M

0 0 0

15 13 9,35 * 10^{-5}
30 56 4,03 * 10^{-4}
45 77 5,54 * 10^{-4}

Side 12

[navn fjernet] 3.K

12

60 94 6,76 * 10^{-4}
75 108 7,77 * 10^{-4}
90 119 8,56 * 10^{-4}
105 127 9,14 * 10^{-4}
120 132 9,50 * 10^{-4}
”∞” 139 1,00 * 10^{-3}

3:

I forsøget ser vi bort fra, at det demineraliserede vand også bidrager til konduktiviteten. Årsagen hertil er fordi, det er sådan en lille procentdel af konduktiviteten, som skyldes demineraliseret vand.

Årsagen her til er vands autoprotolyse, ved målinger af den elektriske ledningsevne for rent vand

(demineraliseret vand) ved 25 ºC er værdien:

1,00 ∗ 10^{−7} 𝑀

Vi kan altså se at koncentrationen af demineraliseret vand er meget lav flere tusinde gange lavere.

4:

Koncentrationen af C H Cl afhænger af koncentrationen af HCl og omvendt. Da vi har

4 9 koncentrationen af HCl til tidspunkterne i skemaet, kan vi også finde koncentrationen af C H Cl.

4 9

Hvis du ligger [HCl] sammen med [C H Cl], skal det give 1,00 * 10^{-3} M. Derfor trækker vi bare

4 9

[HCl] fra 1,00 * 10^{-3} M, for at finde [C H Cl].

4 9

[HCl] / M [C_{4} H_{9} Cl] / M
0 1,00 * 10^{-3}
9,35 * 10^{-5} 9,06 * 10^{-4}
4,03 * 10^{-4} 5,97 * 10^{-4}
5,54 * 10^{-4} 4,46 * 10^{-4}
6,76 * 10^{-4} 3,24 * 10^{-4}
7,77 * 10^{-4} 2,23 * 10^{-4}
8,56 * 10^{-4} 1,44 * 10^{-4}
9,14 * 10^{-4} 8,63 * 10^{-5}

Side 13

[navn fjernet] 3.K

13

9,50 * 10^{-4} 5,04 * 10^{-5}
1,00 * 10^{-3} 0

5:

Vi skal beregne de sidste størrelser i skemaet, vi gør blot som der står ln[C H Cl] og 1/[C H Cl]:

4 9 4 9

Tid / s Konduktivitet / μS/cm C(HCl) / M [C_{4} H_{9} Cl] / M Ln[C_{4} H_{9} Cl] 1/[C_{4} H_{9} Cl]
0 0 0 1,00 * 10^{-3} -6,91 1000
15 13 9,35 * 10^{-5} 9,06 * 10^{-4} -7,01 1103,75
30 56 4,03 * 10^{-4} 5,97 * 10^{-4} -7,42 1675,04
45 77 5,54 * 10^{-4} 4,46 * 10^{-4} -7,72 2242,15
60 94 6,76 * 10^{-4} 3,24 * 10^{-4} -8,03 3086,42
75 108 7,77 * 10^{-4} 2,23 * 10^{-4} -8,41 4484,30
90 119 8,56 * 10^{-4} 1,44 * 10^{-4} -8,85 6944,44
105 127 9,14 * 10^{-4} 8,63 * 10^{-5} -9,36 11587,49
120 132 9,50 * 10^{-4} 5,04 * 10^{-5} -9,90 19841,27
”∞” 139 1,00 * 10^{-3} 0 - -

Vi laver nu en to grafer på excel, en med ln[C

4 9 4 9

H

Cl] som funktion af tiden, og en med 1/[C

H

Cl] som funktion af tiden:

Det er grafen for ln[C

4 9

H

Cl] som funktion af tiden, som har R-kvadranten 0,9811.

y = -0,0251x - 6,6749
R² = 0,9811

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0

Serie1

Lineær (Serie1)

Side 14

[navn fjernet] 3.K

14

Det er grafen for 1/[C

4 9

H

Cl] som funktion af tiden, som har R-kvadranten 0,754.

Den første graf med ln[C

4 9

H

Cl] som funktion af tiden, har den pæneste R-kvadrant, derfor er det en første ordens reaktion.

Vi skal også finde et hastighedsudtryk for reaktionen. Da det er en første orden reaktion skal hastighedsudtrykket hedde:

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝐴]

=

𝑣 = 𝑘 ∗ [ 𝐶_{4} 𝐻_{9} 𝐶𝑙]

y = 132,89x - 2199,3
R² = 0,7548

-5000

0

5000

10000 Lineær (Serie1)

15000

20000

25000

0

Serie1

Lineær (Serie1)

Side 15

[navn fjernet] 3.K

15

6:

Vi laver en graf på excel, hvor vi tager [C

4 9

H

Cl] som funktion af tiden:

Vi kan se på ligningen af hastighedskonstanten bliver 0,026 1/M.

For at finde halveringstiden bruger vi følgende formel:

𝑇 =

1

2 ln ( 2) 𝑘

=

ln ( 2)

0,026

≈ 27𝑠𝑒𝑘𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟

Vi kan også se på talsættet, at de 0,001 M er halveret ved ca. 30 sekunder, så det passer nogenlunde.

7:

For at finde ud af, hvor stor koncentrationen af C

4 9

H

Cl er efter 10 minutter, bruger vi den ligning, som vi fik i ovenstående opgave. Vi sætter 600 sekunder ind i stedet for x:

𝑣 = 0,0013 ∗ 𝑒^{−0,026𝑥}

=

0,0012 y = 0,0013e^{-0,026x}
R² = 0,9814

0

0,0002

0,0004

0,0006

0,0008

0,001

0,0014

0

Serie1

Ekspon. (Serie1)

Side 16

[navn fjernet] 3.K

16

0,0013 ∗ 𝑒^{−0,26∗600} = 2,18 ∗ 10^{−10}

Så dividere vi koncentrationen efter 10 minutter med startkoncentrationen:

2,18 ∗ 10^{−10}
1,00 ∗ 10^{−3}

=

1

10000000

Det er den brøkdel der er tilbage efter 10 minutter.

8:

Vi skal anføre en reaktionsmekanisme for reaktion. Vi kigger på hastighedsudtrykket, og kan se, at det er en første ordens reaktion, og derfor kun afhænger af koncentrationen af 2-chlor-2- methylpropan. Vi kan se under teori afsnittet, at det minder om et hastighedsudtryk for en S 1-

N reaktion. Derfor er det en S

N

1-reaktion, vi kan se at de skal afhænge af en unimolekylær elementarreaktion. Vi forestiller os at 2-chlor-2-methylpropan spalter chloratomet fra, og bliver derved til carbokation, denne proces skal foregå langsomt. Derpå vil det dannet carbokation hurtigt reagere med vand og danne alkyloxoniumioner. Som derefter vil spalte et hydrogenatom fra, som reagerer med chloratomet og bliver til saltsyre. Derfor kunne en reaktionsmekanisme se således ud for reaktionen:

𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐶𝑙𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} → 𝐶𝐻_{3} 𝐶^{+} 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝐶𝑙 ( 𝑙𝑎𝑛𝑔𝑠𝑜𝑚)

𝐶𝐻_{3} 𝐶^{+} 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝐻_{2} 𝑂 → 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝑂𝐻_{2} 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} ( ℎ𝑢𝑟𝑡𝑖𝑔)

𝐶𝐻_{3} 𝐶𝑂𝐻_{2} 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} → 𝐶𝐻_{3} 𝐶𝑂𝐻𝐶𝐻_{3} 𝐶𝐻_{3} + 𝐻𝐶𝑙 (ℎ𝑢𝑟𝑡𝑖𝑔)

Fejlkilder:

• Apparaturet som blev brugt under forsøget kan have været forurenet, så det har påvirket forsøget.

Side 17

[navn fjernet] 3.K

17

• Vi skulle opmåle opløsningerne, og når det er i små mængder, gør en smule til eller fra mange procent.

• Når man blander opløsningerne sammen starter reaktionen med det samme, så man skal være klar med dyppecellen. Men vi kan ikke lade dyppecellen være i fra start når vi blander opløsningerne, for hvis vi hælder opløsningen ned i dyppecellen eller nær den, så vil den måle en høj konduktivitet fra start, og det vil ødelægge grafen.

Konklusion:

Konduktiviteten stiger i løbet af reaktionen. Reaktionen var en første ordens reaktion.