Springen naar inhoud

Bepaling halfwaarde tijd


  • Log in om te kunnen reageren

#1

vincent1986

    vincent1986


  • >25 berichten
  • 92 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 juni 2008 - 15:45

Goede dag,

van de week heb ik op school de reactie tussen 2-broom-2-methylbutaan en water gevolgd met behulp van een conductometer. Dit heb ik gedaan door met een stopwatch de tijd bij te houden, en op vaste tijden de geleiding te meten van me reactiemengsel.

Dit reactiemengsel bestond uit ethanol: water (80:20). Hiervan werd 50 ml gedaan in een grote reageerbuis. Deze werd in een waterbad gezet bij 25C. In de reageerbuis werd een kleine roervlo gedaan, die ervoor zorgde dat het mengsel de hele tijd homogeen bleef.

Vervolgens pipetteerde ik er met een automatische pipet 300 μl 2-broom-2-methylbutaan bij.

Op het tijdstip 0 werd gelijk een meting gedaan van de geleidbaarheid met behulp van een conductocel (dompelcel). Daarna werd er gedurende de eerste 5 minuten elke 30 seconden gemeten. Daarna werd er nog 5 minuten gemeten, alleen dan zat er 1 minuut tussen de metingen.

Daarna werd de oplossing 15 minuten verwarmd in een waterbad van 70C, zodat de reactie helemaal verlopen is. Deze oplossing werd weer in het waterbad van 25 C gedaan. De geleidbaarheid werd vervolgens gemeten totdat deze stabiel was. Deze waarde werd genoteerd en geregistreerd als een volledig verlopen reactie.

Gegeven is dat dat reactie een eerste orde reactie is voor 2-broom-2-methylbutaan, en dat water in grote overmaat aanwezig is.

Ter illustratie is hier een dataset van mijn metingen die ik heb gedaan:

tijd 0 70 90 120 150 180 210 240 270 300 390 420 480 540 600 1393
geleiding S 50 300 394 490 590 697 772 870 950 1038 1230 1400 1550 1659 1804 4950
ln geleiding 3,912 5,704 5,976 6,194 6,380 6,547 6,649 6,768 6,856 6,945 7,115 7,244 7,346 7,414 7,498 8,507


Het probleem is dat zowel de geleiding, als het natuurlijk logaritme daarvan een linaire curve geven.

Bij de geleiding tegen de tijd zijn er wel een paar kleine afwijkingen, maar dat beschouw ik persoonlijk als meetonzekerheid.

Bij het uitzetten van het natuurlijk logaritme tegen de tijd krijg ik eerst een opstart curve (hyperbolisch), en daarna een hele mooie rechte lijn.

Mijn probleem is nu dus dat ik niet weet welke curve ik moet gebruiken, aangezien ik in mijn schoolboek (Chemistry 3e editie) alleen maar zie staan dat voor een eerste orde reactie de lijn in een grafiek tussen ln (concentratie x) en de tijd een rechte lijn geeft.

Er staat dus niets over metingen die een maat zijn voor de concentratie.

De geleiding die onstaat is het gevolg van het vrijkomen van bromide ionen, en het onstaan van hydronium ionen in de reactie.

Heeft iemand misschien uitsluitsel hierover aangezien het niet in het theorieboek staat :lol:

Ik weet dat de halfwaarde tijd de tijd is waarin de concentratie van stof x halveert. In dit geval is dat het geval bij een verdubbeling/ halvering van de geleiding van de oplossing.

De snelheidsconstante is dan gelijk aan aan ln(2)/ de halfwaarde tijd.
Bij voorbaat dank

Vincent

Veranderd door vincent1986, 02 juni 2008 - 15:49


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jooken

    Jooken


  • >250 berichten
  • 677 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 juni 2008 - 20:15

Je moet altijd een plot maken van het (natuurlijk) logaritme versus de tijd. De grootheid waarvan je het natuurlijk logaritme berekent moet recht evenredig zijn met de concentratie. De evenredigheidsconstante hoef je echter niet te kennen.

Stel dat x de concentratie is, dan is een dergelijke kinetische plot gelijk aan:

ln(xt) = ln(x0) + kt

(met xt de conc van x op tijdstip t en x0 de conc van x op t=0)

Stel dat we xt niet kunnen meten, maar wel de grootheid axt, met a een onbekende evenredigheidsconstante. Dan wordt de voorgaande vergelijking:

ln(axt) = ln (ax0) + kt.

Dit kunnen we herschrijven:

ln(axt) - lnax0) = +kt

ln(axt/ax0) = +kt

ln(xt/x0) = +kt

Met andere woorden: a speelt geen rol bij de bepaling van k.

Normaal moet deze plot lineair zijn vanaf het begin van de reactie tot minstens drie kwart van de volledige reactie.

Als ik je ln-plot bekijk is dat zeker niet het geval, en is er toch wat misgelopen bij het experiment. De "opstart" curve zoals jij het noemt is zeker niet normaal voor dit type van reactie. Dat krijg je soms bij de ingroei van een intermediair, maar vermits deze reactie SN1 is, zal het carbokation zeer snel wegreageren.

Het laatste punt moet je in je kinetische plot in elk geval weglaten, omdat die tijd niet betrouwbaar is (andere temperatuur!) en omdat je dat punt toch niet nodig hebt. Ik heb jaren kinetische experimenten gedaan, en ik volgde geen enkele reactie meer dan 5% omzetting.

Je moet wel de geleidbaarheid op t=0 aftrekken van alle andere waarden (dit is immers de achtergrondgeleidbaarheid, die niet verbonden is met de HBr conc. )
Dit is echter niet echt een substantile verbetering van je data.

Normaal zou ik aanraden het experiment te herhalen, maar dat zal allicht moeilijk zijn.

#3

vincent1986

    vincent1986


  • >25 berichten
  • 92 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 juni 2008 - 20:42

Heel erg bedankt voor uw antwoord. Het geen ik de opstartcurve noem, is te zien in alle bepalingen die ik en mijn klasgenoten hebben uitgevoerd.

Alle grafieken die ik heb gezien (zo'n 24 stuks) hebben dit probleem. Onder deze 24 stuks zijn ook grafieken die zijn opgenomen op de computer, waardoor de tijd exact bekend is, en de metingen van te voren zijn gestart in het oplosmiddel.

De reactie is inderdaad van het type SN1, en het carbokation verdwijnt dan ook heel snel.

Ik zal dan ook maar een hele mooie discussie gaan schrijven over dit onderwerp, samen met een theoretische onderbouwing van wat er moet gebeuren.

Het herhalen van het experiment is iets wat ik ga proberen te regelen. Omdat ik de metingen handmatig heb gedaan, ga ik in iedergeval proberen te regelen dat ik een computer kan gebruiken als meetinstrument met behulp van datastudio (eventueel regel ik een licentie voor op me eigen notebook), waardoor de tijd exact bekend is, en er ook geen afleesfout is in de metingen.

Tevens kan ik dan de temperatuur gelijktijdig volgen, zodat ik daar ook voor kan corrigeren (lees fluctuatisch van het waterbad wegwerken).

Ik ga dan een opstelling maken die bestaat uit 2 lifboy's, waarop ik een waterbad zet dat, en zorg voor een goede roerder, waardoor de homogeniteit van het mengsel beter wordt gegarandeerd.

Het enige wat ik hoop is dat er nog 2-broom-2-methylbutaan op school aanwezig is om de proef uit te voeren.

Voorlopig zal ik de slechte resultaten maar wijten aan het feit dat er op school iets oudere apparatuur wordt gebruikt en die niet altijd even goed wordt opgeslagen/ onderhouden.

#4

Jooken

    Jooken


  • >250 berichten
  • 677 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 juni 2008 - 10:01

Als de allure van de curve bij iedereen dezelfde is, dan is er allicht iets fundamenteel mis met het experiment.

Ik heb zitten bedenken dat de lineariteit tussen de concentratie en de geleidbaarheid misschien niet verzekerd is. Er is immers een vrij hoog % organisch solvent aanwezig, dat kan ionparen geven.

Om dit te testen zou je een ijkcurve moeten maken van HBr in 80%EtOH/20%H2O en daarvan de geleidbaarheid meten. Zorg ervoor dat de HBr conc in het werkgebied liggen dat je verwacht bij het kinetisch experiment, en dat er geen verdunning is (pipetteer van een vrij geconcentreerde stockoplossing met een micropipet in het solvent)

Thermostatiseer goed op 25C (geleidbaarheid is sterk functie van temperatuur!), en zie wat voor curve dat er uit komt.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures