Fremstilling af 2-chlor-2-methylpropan | Kemi B

Side 1

STX 2.g

Formålet:

Vi skal ved hjælp af et forsøg fremstille 2-chlor-2-methylprppan. ✓

Teori:

                  -                                                                   -
Hvor vi udnytter at OH gruppen i 2-hydroxy -2-methylpropan (methylprppan-2-ol) kan substitueres med Cl

atom ved følgende reaktion med koncentreret saltsyre:

Her forløber hermed en substitutionsreaktion, hvor hydroxidgruppens substitueres med chlorid sådan så stoffet ikke længere er et alkohol. Herudover sker der ændringer i stoffetets fysiske egenskaber da det ikke længere er i stand til at lave hydrogenbindinger. ✓

Saltsyren der benyttes er koncentreret saltsyre, altså en 37 % opløsning af HCL i vand! Hvilket har en

densitet på 1,19_{𝑚𝐿}^{𝑔}. ✓

Materialeliste:

- Automatpipette

- Måleglas 100 mL

- Konisk kolbe 250 mL (SKAL VEJES DER KOMMER NOGET STOF I)

- Omrøremagnet og motor

- En skilletragt

- En destillationsopstilling ✓

Kemikalier:

- Koncentreret saltsyre

- 2-hydroxy-2-methylpropan (methylpropan-2-ol)

- Natriumcarbonatopløsning

- Vandfrit Calciumchlorid ✓

C H_{3} C H_{3}

CH O H CH ClClH OH

3 3 2

C H_{3} C H_{3}

+ +

Side 2

Fremgangsmetode:

I det at 2-hydroxy-2-methylpropan (methylpropan-2-ol) er et fast stof ved stuetemperatur, skal det først ”smeltes” ved at anbringe det i et vandbad med varmt vand. Når stoffet er flydende afmåles der 2 gange 10 mL af stoffet med en automatpipette (spidsen skal varmes med hænderne). Herefter tilføres stoffet i en 250 mL konisk kolbe, der før forsøget blevet vejet.

Derpå bestemmes massen af det afmålte stof. Kolbens indhold hældes nu i en skilletragt. Det

nederste lag af væsken tappes og der tilsættes 20 mL Na_{2} CO_{3}, skilletragten rystes lidt (PAS PÅ
det bruser!), bundlaget tappes af igen og der tilsættes endnu en gang en portion Na_{2} CO_{3}. Der

tilføjes nu en prop på skilletragten og indholdet rystes forsigtigt idet der huskes at lufte den ud ved at åbne ventilen (skal luftes ud i stinkskabet!).

Når væsken er rystet godt tappes nederste lag af, hvorefter pH tjekkes (skal have en Blå farve (Basisk)). Nu skal det dannede 2- hydroxy-2-methylpropan (methylpropan-2-ol) tørres. Hvorefter det tappes ned i et tørt bægerglas hvor der tilsættes en lille

skefund vandfrit CaCl . Produktet renses nu ved destillation. Lav
                 2

en opstillingen som der ses til højre:

Det tørrede råprodukt tilsættes i kolben, hvor der tilsættes et par kogesten og varmekappen skydes ved hjælp af niveaubordet op omkring kolben. Herefter åbnes der for kølevandet (skal løbe lige så stille) og fraktionen mellem 47 og

58 grader opsamles.

Massen af den opsamlede fraktion bestemmes, og produktet gemmes til senere brug. ✓

Beilsteins test:

For at vise at der er kommet et Cl-atom ind i molekylet benyttes Beilsteins test:

En kobbertråd glødes i en bunsenbrænderflamme indtil flammefarven er rent gul. Den afkølede kobbertråd dyppes i produktet og stikkes atter ind i flammen. En grøn flammefarve tyder på halogen i analysen.

Lav Beilsteins test både på udgangsstoffet og produktet. ✓

Side 3

Databehandling:

▪

Koncentreret saltsyre er en 37% (masse) opløsning at HCl i vand, densiteten er 1,19 g/mL. Vis ved

beregninger, at der er anvende overskud af HCl

For at beregne den overskydende mængde af HCL, gør jeg som følgende:

                                                                              𝑔
Jeg ved at vi brugte 60 mL koncentreret saltsyre i vores opløsning, og ved at densiteten er 1,19 hvor jeg
                                                                             𝑚𝐿

ud fra de kendte værdier kan beregne fælgende:

𝜌 = <=> 𝑚 = 𝑉 · 𝜌

𝑚

𝑉

𝑚 ( 𝐻𝐶𝐿) = 𝑉_{𝑜𝑝𝑙ø𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔} · 𝜌_{𝑜𝑝𝑙ø𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔}

𝑚 ( 𝐻𝐶𝐿) = 60 𝑚𝐿 · 1,19 = 71,4 𝑔

𝑚𝐿 𝑔

For så at vise den overskydende mængde af HCL, da det oplyses at 37 % af massen er HCL finder jeg 37 % af

71,4 g:

37 %

100 %

· 71,4 𝑔 = 26,418 𝑔

Herefter beregner jeg stofmængden af HCL:

𝑛 ( 𝐻𝐶𝐿) =

𝑚

𝑀

𝑛 ( 𝐻𝐶𝐿) = = 0,724557 𝑚𝑜𝑙 ✓

26,418 𝑔

36,4609 𝑔 𝑚𝑜𝑙

Herefter beregnes stofmængden af 2-methyl-2-propan

𝑛 =

𝑚

𝑀

𝑛 = ≈ 0,2208581 𝑚𝑜𝑙
2−methyl−2−propan

16,37 𝑔

74,12 𝑔 𝑚𝑜𝑙

Altås kan det ses i reaktionsskemaet at reaktionen forløber i forholdet 1:1, da stofmængden af HCL er over tre gange størrere end stofmængden af 2-methyl-2-propan, er der brugt rigeligt af HCL ✓

Side 4

▪

Beregn det teoretiske udbytte af 2-chlor-2-methylpropan samt udbytteprocenten.

Da der bliver fremstillet et 2-chlor-2-methylpropan molekyle for hver 2-methyl-2-propan molekyle der reagerer og der er overskud af HCL, må 2-methyl-2-propan være den begrænsede faktor. Hermed må stofmængden af det teoretiske udbytte af 2-chlor-2-methylpropan være det samme som stofmængden af

2-methyl-2-propan.

Følgende beregnes:

𝑚 = 𝑛 · 𝑀

𝑚 = 0,2208581 𝑚𝑜𝑙 · 92,57 = ≈ 20,44483 𝑔
2−𝑐ℎ𝑙𝑜𝑟−2−𝑚𝑒𝑡ℎ𝑦𝑙𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑛

𝑔 𝑚𝑜𝑙

Herefter beregnes procentdelen af hvad det praktiske udbytte udgør af det teoretiske:

6𝑔

20,44483 𝑔

· 100% = 29,35 % ✓

▪

Hvad sker når der tilsættes Na_{2} CO_{3}? Skriv reaktionsskema.

2𝐻𝐶𝐿 + 𝑁𝑎_{2} 𝐶𝑂_{3} → 2𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝐻_{2} 𝐶𝑂_{3}

Da 𝐻_{2} 𝑂_{3} er et ustabilt stof bliver reaktionsskemaet til:

2𝐻𝐶𝐿 + 𝑁𝑎_{2} 𝐶𝑂_{3} → 2𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝐻_{2} 𝑂 + 𝐶𝑂_{2} ✓

▪

Find kogepunktet for 2-chlor-2-methylpropan og sammenlign med det i målte ved destillationen.

Ifølge Databogen (side 105) har 2-chlor-2.methylpropan et kogepunkt på 50,9° C. Da vi udførte vores forsøg begyndte opløsningen at fordampe før væsken kogte. Men kom til konklusion at væsken kogte ved 51,3° C.

Da fordamnningen starter før kogepunktet, passer tabelværdien rimelig godt. ✓

Side 5

▪

Beskriv resultatet af Beilsteins test.

Som nævnt før bruges Beilsteins testen når man vil finde ud af om der er kommet et Cl-atom ind i molekylet. Som det ses på billedet, må testen være positiv da flamen lyser grøn. Da flammens farve er grøn må forståes det at der er halogen i analysen. ✓

Fejlkilder:

Usikker måling

Destilletationen er ikke blevet færdig

Stadig HCL i vores opløsning

Substitutionsreaktionen er ikke blevet færdig

Konklusion:

Vi har fremstillet 2-Chlor-2-methylpropan, hvor vores praktisk udbytte var på 29,35 % af det teoretiske.

Fin rapport, hvor du har det hele med.

Karakter 12