VCHC-09 & VCHC-07
Reactie sturing: practicum verslag “kinetiek”
Uitvoerende(n):
Docent: J. van Riel
Datum Experiment: 1 december 2020
Datum Rapportage: 7 december 2020
SAMENVATTING
Het doel van dit experiment is om de activeringsenergie en de Arrhenius constante bepalen
met behulp van de reactiesnelheidsconstante.
Tijdens dit experiment wordt de kinetiek van onderstaande reactie bekeken:
Tert-butylchloride + H2O → tert-butanol + HCl
Bij dit experiment zijn de reactiesnelheid (r), de reactiesnelheidscoëfficiënt (k) en de
activeringsenergie (Ea) bepaald voor de eerste orde reactie van TBC naar TBA. Deze
waarden zijn berekend door het vaststellen van de tijd vanaf toevoeging van TBC aan
verschillende concentraties NaOH tot er een kleur omslag werd waargenomen. Dit is gedaan
onder toevoeging van de pH indicator broomfenolblauw.
Door de concentratieverandering uit te zetten tegen de tijd zijn de volgende waarden
vastgesteld: De reactiesnelheidscoëfficiënt (k) bedraagt: 7,0*10-4 s-1 voor de reactie bij
kamertempratuur, 3,0 *10-4 s-1 voor de reactie bij 25°C en 3,0 *10-4 s-1bij 35 °C de
activeringsenergie (Ea): 0,2692 𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 en de Arrhenius constante is (A): 0,001 s-1.
Er zijn enkele discussiepunten naar voren gekomen. Zo wordt er aangeraden om de
volgende keer direct vanuit het waterbad te pipetteren. Dit zal het experiment versnellen en
de nauwkeurigheid stimuleren.
SUMMARY
The purpose of this experiment is to determine the activation energy and the Arrhenius
constant using the reaction rate constant. During this experiment, the kinetics of the
following reaction will be looked at:
Tert-butyl chloride + H2O → tert-butanol + HCl
In this experiment, the reaction speed (r), the reaction speed coefficient (k) and the activation
energy (Ea) are determined for the first order reaction from TBC to TBA. These values were
calculated by determining the time from the addition of TBC to different concentrations of
NaOH until a color change was observed. This was done under the addition of the pH
indicator bromophenol blue.
By graphing the change of concentration against time, the following values are established:
The reaction speed coefficient (k): 7,0*10-4 s-1 for the reaction at RT, 3,0 *10-4 s-1 for the
reaction at 25°C and 3,0 *10-4 s-1 at 35 °C, the activation energy (Ea): 0,2692 𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 and
the Arrhenius constante (A): 0,001 s-1.
Some points of discussion have emerged. For example, it is recommended to pipet directly
from the water bath next time. This will speed up the experiment and boost accuracy.
1
,VCHC-09 & VCHC-07
Reactie sturing: practicum verslag “kinetiek”
INLEIDING
Het doel van dit experiment is om de activeringsenergie en de Arrhenius constante bepalen
met behulp van de reactiesnelheidsconstante. De reactie waarbij TBC omgezet wordt naar
TBA verloopt via een eerste orde reactie. Dit wordt bepaald door de SN 1 reactie van TBC
waarbij het chlooratoom ‘loslaat’ van het tbc-atoom, waarbij er een tertiair carbocation
ontstaat zoals te zien is in figuur 1.
Door concentratie (ln [A]) uit te zetten tegen het verloop van de tijd (t), kan de
reactiesnelheidscoëfficiënt (k) worden bepaald. K is in de eerste orde grafiek de
richtingscoëfficiënt. De reactiesnelheid hangt af van de temperatuur die de
activeringsenergie kan verlagen of vergroten. Dit kan worden bepaald aan de hand van de
Arrhenius formule. Zie onderstaande formule.
−Ea
RT
k = A∗e
Hierbij kan de activeringsenergie (Ea) worden bepaald als de richtingscoëfficiënt van de y-as
(ln(k)) en de x-as (1/T) waarbij T de temperatuur. De reactie wordt gevolgd door een
kleuromslag die zichtbaar wordt door een pH indicator (broomfenolblauw). De kleur omslag
die wordt waargenomen is van blauw naar geel. Dit is mogelijk doordat de basische pH
groep OH- aanvalt op het tertiaire carbocation en de pH verlaagt. Door deze verlaging in pH
is de kleurovergang zichtbaar. De kleurovergang is hierbij een indicatie dat de reactie is
verlopen.
Figuur 1: Reactiemechanisme van 2-chloor-2-methylpropaan tot 2-methyl-propan-2-ol + HCl.
De invloed van water als oplosmiddel in dit experiment, is een goede keus. Dit is te stellen
aan het feit dat water ionen stabiliseert door haar polaire eigenschappen in tegen stelling tot
organische oplosmiddelen. Door deze eigenschap zal een carbocation genoeg gestabiliseerd
worden om zo gevormd te kunnen worden. Water is een protisch oplosmiddel, echter zal
deze reactie hierdoor niet vertraagd worden. Dit komt doordat de snelheidsbepalende stap
geen interactie aangaat met de moleculaire krachten van water.
2
, VCHC-09 & VCHC-07
Reactie sturing: practicum verslag “kinetiek”
MATERIAAL EN METHODE. 1
Voor de methode is gebruik gemaakt van het gegeven protocol op canvas:
https://canvas.hu.nl/courses/19806/pages/protocol-vaardigheid-kinetiek
Enkele afwijkingen bevatten:
1. Er is in plaats van een Finn pipet een micropipet gebruikt.
2. De monsters zijn uit het waterbad gehaald en achtereenvolgens gemeten.
3. De monsters zijn na verwarmen niet tot weinig gemengd.
1
Canvas. (Z.D.). Protocol vaardigheid kinetiek. Geraadpleegd op 6 december 2020, van
https://canvas.hu.nl/courses/19806/pages/protocol-vaardigheid-kinetiek
3
Reactie sturing: practicum verslag “kinetiek”
Uitvoerende(n):
Docent: J. van Riel
Datum Experiment: 1 december 2020
Datum Rapportage: 7 december 2020
SAMENVATTING
Het doel van dit experiment is om de activeringsenergie en de Arrhenius constante bepalen
met behulp van de reactiesnelheidsconstante.
Tijdens dit experiment wordt de kinetiek van onderstaande reactie bekeken:
Tert-butylchloride + H2O → tert-butanol + HCl
Bij dit experiment zijn de reactiesnelheid (r), de reactiesnelheidscoëfficiënt (k) en de
activeringsenergie (Ea) bepaald voor de eerste orde reactie van TBC naar TBA. Deze
waarden zijn berekend door het vaststellen van de tijd vanaf toevoeging van TBC aan
verschillende concentraties NaOH tot er een kleur omslag werd waargenomen. Dit is gedaan
onder toevoeging van de pH indicator broomfenolblauw.
Door de concentratieverandering uit te zetten tegen de tijd zijn de volgende waarden
vastgesteld: De reactiesnelheidscoëfficiënt (k) bedraagt: 7,0*10-4 s-1 voor de reactie bij
kamertempratuur, 3,0 *10-4 s-1 voor de reactie bij 25°C en 3,0 *10-4 s-1bij 35 °C de
activeringsenergie (Ea): 0,2692 𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 en de Arrhenius constante is (A): 0,001 s-1.
Er zijn enkele discussiepunten naar voren gekomen. Zo wordt er aangeraden om de
volgende keer direct vanuit het waterbad te pipetteren. Dit zal het experiment versnellen en
de nauwkeurigheid stimuleren.
SUMMARY
The purpose of this experiment is to determine the activation energy and the Arrhenius
constant using the reaction rate constant. During this experiment, the kinetics of the
following reaction will be looked at:
Tert-butyl chloride + H2O → tert-butanol + HCl
In this experiment, the reaction speed (r), the reaction speed coefficient (k) and the activation
energy (Ea) are determined for the first order reaction from TBC to TBA. These values were
calculated by determining the time from the addition of TBC to different concentrations of
NaOH until a color change was observed. This was done under the addition of the pH
indicator bromophenol blue.
By graphing the change of concentration against time, the following values are established:
The reaction speed coefficient (k): 7,0*10-4 s-1 for the reaction at RT, 3,0 *10-4 s-1 for the
reaction at 25°C and 3,0 *10-4 s-1 at 35 °C, the activation energy (Ea): 0,2692 𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙−1 and
the Arrhenius constante (A): 0,001 s-1.
Some points of discussion have emerged. For example, it is recommended to pipet directly
from the water bath next time. This will speed up the experiment and boost accuracy.
1
,VCHC-09 & VCHC-07
Reactie sturing: practicum verslag “kinetiek”
INLEIDING
Het doel van dit experiment is om de activeringsenergie en de Arrhenius constante bepalen
met behulp van de reactiesnelheidsconstante. De reactie waarbij TBC omgezet wordt naar
TBA verloopt via een eerste orde reactie. Dit wordt bepaald door de SN 1 reactie van TBC
waarbij het chlooratoom ‘loslaat’ van het tbc-atoom, waarbij er een tertiair carbocation
ontstaat zoals te zien is in figuur 1.
Door concentratie (ln [A]) uit te zetten tegen het verloop van de tijd (t), kan de
reactiesnelheidscoëfficiënt (k) worden bepaald. K is in de eerste orde grafiek de
richtingscoëfficiënt. De reactiesnelheid hangt af van de temperatuur die de
activeringsenergie kan verlagen of vergroten. Dit kan worden bepaald aan de hand van de
Arrhenius formule. Zie onderstaande formule.
−Ea
RT
k = A∗e
Hierbij kan de activeringsenergie (Ea) worden bepaald als de richtingscoëfficiënt van de y-as
(ln(k)) en de x-as (1/T) waarbij T de temperatuur. De reactie wordt gevolgd door een
kleuromslag die zichtbaar wordt door een pH indicator (broomfenolblauw). De kleur omslag
die wordt waargenomen is van blauw naar geel. Dit is mogelijk doordat de basische pH
groep OH- aanvalt op het tertiaire carbocation en de pH verlaagt. Door deze verlaging in pH
is de kleurovergang zichtbaar. De kleurovergang is hierbij een indicatie dat de reactie is
verlopen.
Figuur 1: Reactiemechanisme van 2-chloor-2-methylpropaan tot 2-methyl-propan-2-ol + HCl.
De invloed van water als oplosmiddel in dit experiment, is een goede keus. Dit is te stellen
aan het feit dat water ionen stabiliseert door haar polaire eigenschappen in tegen stelling tot
organische oplosmiddelen. Door deze eigenschap zal een carbocation genoeg gestabiliseerd
worden om zo gevormd te kunnen worden. Water is een protisch oplosmiddel, echter zal
deze reactie hierdoor niet vertraagd worden. Dit komt doordat de snelheidsbepalende stap
geen interactie aangaat met de moleculaire krachten van water.
2
, VCHC-09 & VCHC-07
Reactie sturing: practicum verslag “kinetiek”
MATERIAAL EN METHODE. 1
Voor de methode is gebruik gemaakt van het gegeven protocol op canvas:
https://canvas.hu.nl/courses/19806/pages/protocol-vaardigheid-kinetiek
Enkele afwijkingen bevatten:
1. Er is in plaats van een Finn pipet een micropipet gebruikt.
2. De monsters zijn uit het waterbad gehaald en achtereenvolgens gemeten.
3. De monsters zijn na verwarmen niet tot weinig gemengd.
1
Canvas. (Z.D.). Protocol vaardigheid kinetiek. Geraadpleegd op 6 december 2020, van
https://canvas.hu.nl/courses/19806/pages/protocol-vaardigheid-kinetiek
3
