Kemi

syntese af 4-nitrophtalimid via nitrering af phtalimid

18. december 2010 af annawkristensen (Slettet) - Niveau: A-niveau

Hej!

Jeg er i gang med en kemi rapport om syntesen af 4-nitrophalimid.

Syntesen er en aromatisk substitutionsreaktion hvor et h-atom fra benzenringen substitueres med en nitro gruppe.
Se molekylestrukturerne i det vedhæftede dokument

Under syntesen gennegår vi nogle oprensningstrin, og det er her jeg bliver i tvivl om hvad de helt præcis gør. Jeg håber der er nogen der ud der kan forklare mig hvorfor man gør det og hvad det gør ved stoffet.

1. trin

Efter vi har tilsat phtalimiden i en opløsning af konc. svolsyre og konc. salpetersyre, og derved nitreret phtalimiden, hælder vi opløsningen over i knust is. Stort set med det samme kan man se at et svagt gulligt stof udfælder. HVORFOR udfælder stoffet?

2.trin

Når alt stoffet (4-nitrophtalimid) er udfældet suhefiltreres det. Her skyller vi det med isvand mens vi sugefiltrerer skyller vi med isvand for at fjerne 'urenheder'. Hvilke urenheder fjerner vi?

3. trin

produktet puttes nu i 65 grader varmt 93% ethanol sammen med lidt aktivt kul for at fjerne 'urenheder' og omkrystallisere produktet.
Jeg er så i tvivl om:
Hvorfor ethanol og ikke bare vand?
Hvilke urenheder skal det aktive kul fjerne?
Hvad betyder omkrystalliseringen?

Jeg håber virkelig der er nogen der kan hjælpe mig, er i rimelig tidsnød!
På forhånd tak!  


Brugbart svar (1)

Svar #1
18. december 2010 af Phienix (Slettet)

Hvorfor du udfører præcis de forskellige ting kan jeg ikke give dig svar på. Men når du laver en nitrering, i dette tilfælde, vil du får både 4-nitrophtalimid og 3-nitrophtalimid (dog nok ikke ret meget af denne), så en af oprensningerne kunne jeg forestille mig var at isolere de to, men jeg ved det ikke med sikkerhed.

At du propper det i ethanol kunne jeg forestille mig var for at udfælde stoffet, så eventuelle sideprodukter, der er opløselige i ethanol, kan vaskes væk.

Men igen, jeg ved ikke med sikkerhed, hvor de enkelte oprensninger finder sted.


Svar #2
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Okay, tak for forsøget !


Brugbart svar (1)

Svar #3
18. december 2010 af Phienix (Slettet)

Lavede du en smeltepunktsprøve på stoffet? :)


Svar #4
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Ja det gjorde vi.


Brugbart svar (1)

Svar #5
18. december 2010 af Phienix (Slettet)

Så i er velkendt med smeltepunktets mulighed for at undersøge stoffets kvalitet (når man ikke har NMR at gå efter)?


Svar #6
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Ja, vores smeltepunkt lå 2 grader over tabelværdien


Brugbart svar (1)

Svar #7
18. december 2010 af Phienix (Slettet)

Så er jeg bange for, jeg ikke kan være til mere hjælp.

Held og lykke med det dog.


Svar #8
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Du må meget gerne uddybe det med smeltepunktet, for igen har jeg kun overfladisk viden. :D


Brugbart svar (1)

Svar #9
18. december 2010 af Phienix (Slettet)

Det er blot et spørgsmål om at angive kvaliteten af det stof, i har syntetiseret. Hvis i fandt et smeltepunkt, der lå 100 % på tabelværdien, kan det enten betyde, at i har produceret en blanding af stof, som tilsammen har et smeltepunkt, som sjovt nok er på samme værdi, som det i har valgt at undersøge (på trods af stofferne kan være langtfra hvad i forventer), men eftersom i har lavet en helveds masse oprensning kan i godt lave en kvalitativ analyse af jeres produkts kvalitet. At i har 2 grader over tabelværdien fortæller jer, at i ikke alene har det stof, som i forventede.

MEN. Eftersom at der ved nitrering af phtalimid kan forekomme substitution i både 3 og 4-positionen (mest i 4 pga. sterisk hindring kan jeg forestille mig), kan der muligvis have sneget sig noget 3-nitrophtalimid med i jeres blanding. 3-nitrophtalimid har et smeltepunkt, der ligger ca. 10-12 grader over 4-nitrophtalimid (husker meget vel forkert), så en mulig forklaring på, at jeres stof har højere smeltepunkt end forventet KAN VÆRE ( men er nødvendigvis ikke) fordi, at i har lidt af dette stof med.

Sørg lige for at være sikker på tallene... og pas på med at konkludere på smeltepunktet af stoffet. Det er kun med til at sikre jer, at i er på rette spor - havde i fået et smeltepunkt, der lå 20 under tabelværdien, var der grund til bekymring!


Svar #10
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Øj, mange tak !


Brugbart svar (1)

Svar #11
18. december 2010 af debs (Slettet)

 Et stofs opløselighed afhænger af temperaturen. Derfor vil en mættet opløsning bringes til at udfæld, når temperaturen sænkes. Jeg vil tro, det er derfor i bruger isvand. Det er derfor vigtigt at bruge isvand igen, når i vasker filterkagen, så det ikke opløses igen i varmere vand.


Svar #12
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Okay super!

Nu vi snakker om opløselighed er jeg løbet i et andet problem.


molekylet phtalimid har jo en upolær del (benzenringen) og en relativ polær del (de to dobbeltbundne O'er og NH gruppen)
når jeg slår opløseligheden op står der at den er <0,1g pr. 100mL vand ved 19,5C

Når jeg har nitreret phtalimiden og får 4-nitro-phtalimid sætter jeg jo en nitro gruppe på. Har jeg ret når jeg mener
at denne øger polariteten grundet forskelen i elektron negativiteten på carbon og nitrogen?

I så fald mener jeg jo at vi øger polariteten af stoffet og det burde vel derfor være mere opløseligt i vand, men når
vi slår opløseligheden op får vi <0,01g pr. 100 mL ved 18C

Vi håber du kan forklare mig hvad der er galt :D


Brugbart svar (1)

Svar #13
18. december 2010 af debs (Slettet)

 Jeg vil tro, at i bruger sprit pga. at opløsligheden er anderledes, og det er muligt at få en bedre omkrystallisering.


Svar #14
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Men hvordan forklare det problemet med polariteten?


Brugbart svar (1)

Svar #15
18. december 2010 af debs (Slettet)

Nitro-gruppen vil indgå i et konjugeret system med benzenringen, og pi-elektronerne vil derfor være (nogenlunde) jævnt fordelt over hele den struktur. Muligvis er opløsligheden nedsat pga. en mistet hydrogenbindingsdonor.


Brugbart svar (1)

Svar #16
18. december 2010 af debs (Slettet)

 Det jeg ville frem til med det med konjugering og pi-elektroner var, at der ikke er et udbredt dipolmoment på trods af nitro-gruppen.


Svar #17
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Jeg ved ikke hvad konjungering og pi-elektroner er .. Det har vi ikke gennemgået..

Men har jeg forstået det korrekt ved at sige at der brydes hydrogenbinder i 4-nitrothalimid og at polariteten derved går ned og opløseligheden derfor også bliver mindre? 


Brugbart svar (1)

Svar #18
18. december 2010 af debs (Slettet)

 Det er ikke helt rigtigt, men jeg er heller ikke sikker på at det er derfor opløseligheden er ændret. Så bare se bort fra det. Medmindre du er blevet bedt om at forklare, hvorfor opløseligheden er ændret, så bare konstatér at den er en smule lavere for produktet.


Svar #19
18. december 2010 af annawkristensen (Slettet)

Er blevet bedt om at forklare noget om polaritet og opløselighed. Jeg synes bare de to ting modstrider hinanden .. Men det er nok fordi der er noget mere komplekst end bare simple intermolekylere kræfter på spil..


Brugbart svar (0)

Svar #20
18. december 2010 af debs (Slettet)

 Jeg vil umiddelbart give dig ret at opløseligheden vil være højere. Det kan være at det er et spørgsmål om, hvor præcist dette er bestemt. Det kan godt være at phthalimid egentlig er mindre opløseligt (under 0.1 g/100 mL) end 4-nitrophthalimid, men at bestemmelsen af opløseligheden er mere upræcis, så de kun kan sige at den i hvert fald er under 0.1 g, men at den i virkeligheden er lavere end 0.01 g. Jeg er ikke sikker... :(


Forrige 1 2 Næste

Der er 21 svar til dette spørgsmål. Der vises 20 svar per side. Spørgsmålet kan besvares på den sidste side. Klik her for at gå til den sidste side.