Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Moderator: ArcherBarry

Reageer

Bericht 13-08-'13, 18:27

TimG

Berichten: 6

Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Goedendag,

Ik ben een student in de opleiding professionele bachelor Chemie en heb een vraag in verband met polymeren.

De vraag gaat over de polymerisatie van BPA (bisfenol-A) en DPC (difenylcarbonaat) tot PC (polycarbonaat).

Als eerste puntje werd er gevraagd naar de synthese van PC, zowel te vertrekken vanuit BPA als vanuit BPA en DPC.

Hier geen problemen.

Daarna wordt gevraagd om met behulp van volgende gegevens de gemiddelde ketenlengte van het gevormde PC te berekenen.
tijd (minuten)fenol (g)
00
118,80
233,84
347,00
460,16
571,44
680,84
788,36
892,12
994,00
1094,00
De reactie gaat door bij 220°C.

Er is oorspronkelijk 228 g BPA (MM=228 g/mol), 214 g DPC (MM=214 g/mol) en 40 µg NaOH (MM=40 g/mol) aanwezig.

De massa gevormde fenol (MM=94 g/mol) in gram is op het totale reactiemengsel.
Omgerekend naar mol geeft dit dus:

1 mol BPA + 1 mol DPC + 4∙10-5 mol NaOH

Na 9 minuten stijgt de massa fenol niet meer en dit is logisch ook, aangezien dit omgerekend gelijk is aan 1 mol fenol. Dit betekend dat alle BPA en DPC weggereageerd is met als resultaat 348 g PC en 94 g fenol.

Dus dan is de omzettingsgraad p = 1.

De gemiddelde polymerisatiegraad (vereenvoudigd voor deze oefening) <Pn> = 1/(1-p) = +Afbeelding

Hier zit ik vast.

Ik ben denk ik ergens een verkeerde weg opgegaan, of ik mis iets belangrijks.

Iemand die me een duwtje in de juiste richting kan geven?
Omhoog

Bericht 13-08-'13, 20:10

Marko

Gebruikersavatar
Berichten: 10.564

Re: Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Eh...ik weet ook niet helemaal wat men van je verwacht. Het enige wat me opvalt is dat je de hoeveelheid NaOH (die je overigens niet juist berekend) niet gebruikt.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum
Omhoog

Bericht 13-08-'13, 20:21

TimG

Berichten: 6

Re: Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Schoonheidsfoutje, is inderdaad verkeerd.

Zou "1 mol BPA + 1 mol DPC + 1∙10-6 mol NaOH" moeten zijn.

Het nut van het toegevoegde NaOH ontgaat me ook even, vandaar dat ik er in verdere berekeningen geen rekening mee hou.

En er wordt verwacht om de gemiddelde ketenlengte te berekenen.

Mijn idee was om eerst de gemiddelde polymerisatiegraad te berekenen, aangezien deze de verhouding is van het aantal basiseenheden (gekend) en het aantal ketenmoleculen.

Met het aantal ketenmoleculen en de massa van het gevormde PC (348 g) kon ik dan de gemiddelde massa per keten en zo de gemiddelde ketenlengte berekenen.

Mijn probleem is dat ik een gemiddelde polymerisatiegraad van +Afbeelding bekom.

Ik had gehoopt dat er hier iemand mij kon vertellen of ik een fout maakte of op een andere manier meer geluk kan hebben om een correct resultaat te bereiken.
Omhoog

Bericht 13-08-'13, 20:45

Fuzzwood

Gebruikersavatar
Berichten: 11.177

Re: Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Hou in je achterhoofd dat de reactie met DPC 2 mol fenol per mol DPC vrijmaakt en dat 1 mol DPC reageert met 2 mol BPA.

Maw 94 gram fenol komt overeen met 1 mol fenol komt overeen met ½ mol DPC.
Omhoog

Bericht 13-08-'13, 20:48

TimG

Berichten: 6

Re: Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Daar had ik geen rekening mee gehouden.

Enorm bedankt, Fuzzwood.

Nu kan ik weer even verder :)
Omhoog

Bericht 13-08-'13, 20:50

Fuzzwood

Gebruikersavatar
Berichten: 11.177

Re: Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Dat zijn altijd van die leuke instinkers. Stel de vraag zo op dat het aantal mol perfect overeen komt met de reactievergelijking en 90% van de gevraagden tuint erin ;)
Omhoog

Bericht 13-08-'13, 21:27

TimG

Berichten: 6

Re: Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

In hoeverre iemand die instinkers leuk vind, hangt waarschijnlijk enorm af van aan welke kant van het examenblad iemand staat :P
Fuzzwood schreef: ↑di 13 aug 2013, 20:45
[...] en dat 1 mol DPC reageert met 2 mol BPA.
Dit is een stapsgewijze polymerisatie, hier reageren dus gelijke delen DPC met BPA dacht ik.

Of vergis ik me hierin?

Dus even recapituleren, de reactievergelijking ziet uit als volgt:

1 mol BPA + 1 mol DPC + 1∙10-6 mol NaOH → 0,5 mol BPA + 0,5 mol DPC + 1 mol fenol + PC

Volgens de wet van behoud van massa (NaOH verwaarlozen) krijgen we dus 127 gram polycarbonaat.

Omzettingsgraad p = 0,5

Gemiddelde polymerisatiegraad <Pn> = 1/(1-p) = 2

Met <Pn> = U0 / Nt betekend dit dat er dus 0,5 mol ketenmoleculen zijn (in dit geval polycarbonaat).

Elke keten heeft een gemiddelde moleculaire massa van 254 g/mol (te berekenen op verschillende manieren).

Dus elke keten heeft een lengte van 1? :?:
Omhoog

Bericht 18-08-'13, 15:20

TimG

Berichten: 6

Re: Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Iemand die mij verder zou kunnen helpen?

Of zou kunnen bevestigen dat de bekomen uitkomst (ketenlengte = 1) correct is?
Omhoog

Bericht 19-08-'13, 11:38

Jonasraes

Berichten: 1

Re: Gemiddelde ketenlengte (vorming polycarbonaat)

Volgens mijn notities hebben was de vraag:

Om langere ketens te maken wordt fenol onder vacuum afgedestileerd. In de praktijk wordt een overmaat DPC gebruikt. DPC/BPA = 1,1 mol/mol bereken in dit geval de theoretische polymerisatiegraad. (p=1)

nu, ik weet niet wat die "p=1" wil zeggen maar volgens mij moet je de polymerisatiegraad berekenen, theoretisch, met de omzettingsgraad = 1.
Omhoog
Reageer

Terug naar “Organische chemie en polymeerchemie”