Patzprüfungen Flashcards
(21 cards)
Was versteht man unter einem Molenbruch?
Der Molenbruch (auch: Molenanteil) einer Komponente in einem Gemisch gibt das molare Verhältnis zur Summe der Stoffmengen aller Substanzen wieder.
Warum ermöglicht eine Rektifikation im Gegensatz zu einer „gewöhnlichen Destillation“ eine bessere Trennung von miteinander mischbaren Flüssigkeiten, die nahe beieinander liegende Siedepunkte aufweisen?
Prinzipiell reichert sich bei der Destillation die Substanz einer Mischung in der Gasphase an, die leichter flüchtig ist (abgesehen von Azeotropen). Liegen die Siedepunkte der beiden Subtanzen jedoch nahe beieinander (∆Kp < 30°C), so stellt sich das Gleichgewicht beider Substanzen zwischen Gas- und Flüssigphase (= Phasengleichgewicht) nur langsam ein, sodass ein mehrfach hintereinander stehender Kontakt zwischen Gasphase und (kondensierter) Flüssigphase erforderlich ist, um eine ausreichende Trennung beider Substanzen voneinander zu ermöglichen. (So genannte Gegenstromdestillation). Dies kann beispielsweise beim Durchlaufen der Gasphase mehrerer „KolonnenBöden“, auf denen sich eine Flüssigphase ansammelt, erfolgen. Im Falle der hier verwendeten Vigreux-Kolonne wird eine Erhöhung der Oberfläche der Innenwand durch eingebaute Füllkörper erreicht.
Was bedeutet ND 20 eigentlich?
nD 20 ist eine spezifische Angabe über die Bedingungen, unter denen ein bestimmter Brechungsindex gilt.
Da der Brechungsindex stark von Temperatur und Wellenlänge, mit der gemessen wurde, abhängig ist, werden diese üblicherweise mit n folgendermaßen angeführt: nλ T/°C. Wird für λ die Spektrallinie gelben Natriumlichts („D-Linie“ bei 589 nm) angewandt, so lautet die Angabe (bei T = 20°C) nD 20 .
Was ist die so genannte azeotrope Trocknung?
Bei der azeotropen Trocknung werden Stoffe herangezogen, die mit Wasser bei bestimmtem Mischungsverhältnis ein Azeotrop bilden. Azeotrope sind charakterisiert durch die Ausbildung eines Siedepunktminimums oder –Maximums (im Vergleich auf die Kp der einzelnen Bestandteile), sowie der gleichen Zusammensetzung von Gasund Flüssigphase ( daher durch Destillation nicht trennbar). Der zu trocknenden Substanz wird also ein geeigneter Stoff zugegeben (z.B. Toluol, Xylol, Chloroform, Tetrachlormethan, u.A.), der mit dem jeweiligen Anteil an H2O als Azeotrop verdampft, und über das graduierte Rohr eines Wasserabscheiders vom Destillationssumpf abgetrennt werden kann.
Wenn man während einer Reaktion entstandenes H2O z.B. mittels Toluol kontinuierlich herausschleppt (H2O und Toluol bilden ein Azeotrop bei x(H2O) = 0,2; Kp (Azeotrop) = 84°C) beeinflusst man welches thermodynamisches Phänomen? Welches bekannte Prinzip kommt hier zum Tragen?
Das Prinzip, das hierbei Anwendung findet ist jenes von Le Chatelier, welches folgendes aussagt: „Wird auf ein im Gleichgewicht befindliches System ein äußerer Zwang ausgeübt, so weicht dieses aus und bildet ein neues, verlagertes Gleichgewicht.“ Bei einer Reaktion im Gleichgewicht, bei der neben dem Hauptprodukt noch (bzw. u.A.) Wasser gebildet wird, führt dessen kontinuierliche Entziehung aus dem System zur Verlagerung des Gleichgewichtes auf die Seite der Produkte. Weiters ist das Ende der Wasserabscheidung durch Temperaturänderung der im Zuge der Destillation gebildeten Dämpfe mit höherem Kp als Kp (Azeotrop) bestimmbar.
Wann haben Dampf und flüssige Phase die gleiche Zusammensetzung?
Bei azeotropen Gemischen (s.o.), wie etwa bei einer Mischung aus Toluol und H2O im Verhältnis 80:20. In diesem Fall sinkt der Siedepunkt auf ein Minimum von 84,1°C (Kp(Toluol) = 110,6°C; Kp(H2O) = 100°C)
Formulieren Sie den Mechanismus der durchgeführten Reaktion (Synthese von Diphenylmethanol):
Bei der Reduktion einer Carbonylgruppe (hier: Ketogruppe) dient NaBH4 (Natriumborhydrid = „Natriumboranat“) als Reduktionsmittel. Im Zuge der Reduktion kommt es zur nucleophilen Addition eines abgespaltenen Hydrid-Ions (H- ) an das elektrophile C-Atom der Carbonylgruppe (s. Resonanz-Formeln der Carbonylgruppe). Dieser Schritt tritt konzertiert auf, d.h. es befinden sich zu keinem Zeitpunkt freie H- - Ionen in Lösung. Gleichzeitig wird das entstehende elektrophile BH3 an den negativ geladenen, nucleophilen Sauerstoff der Carbonylgruppe gebunden. Theoretisch könnten noch alle 3 weiteren H-Atome des Borhydrids als H- -Ionen in Summe 3 weitere Carbonylgruppen reduzieren, dies ist jedoch in der Praxis sterisch bedingt meist nicht (oder nur sehr langsam) möglich. Bei Ketonen etwa ist in den meisten Fällen davon auszugehen, dass pro NaBH4 nur 2 Ketogruppen hydriert – und somit 2 Alkoxidgruppen an das Borhydrid addiert werden können, wie das auch bei der Hydrierung von Benzophenon zu erwarten ist:
Grafik
Die Darstellung des Endprodukts: Diphenylmethanol erfolgt durch Aufarbeitung des Zwischenprodukts: Bis(Diphenylmethoxy-)borhydrids mit verdünnter Säure, bei der auch die übrigen B-H-Bindungen hydrolysiert werden:
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Wenn Sie Natriumborhydrid in Wasser auflösen, beobachten Sie nach kurzer Zeit eine Bildung von Gasbläschen. Welches Gas entsteht?
Das entstehende Gas ist Wasserstoff: NaBH4 + 4 H2O -> NaB(OH)4 + 2 H2
Kann die oben durchgeführte Umsetzung auch mit LiAlH4 anstelle von NaBH4 durchgeführt werden? Was müsste ggf. geändert werden?
Durchführung prinzipiell möglich, jedoch nur mit aprotischen Lösungsmitteln (z.B. Diethylether), da LiAlH4 mit protischen Lösungsmitteln (z.B. H2O, Alkohole) zu schnell hydrolysiert. Der Reaktionsweg mit LiAlH4 wäre geringfügig anders: So entstünde das Hauptprodukt nicht direkt als Alkohol, sondern zunächst als LithiumalkoxyAluminiumhydrid, und schließlich als Lithiumalkoxyaluminat, welches mit H2O ( kein H3O + nötig) unter Hydrolyse den gewünschten Alkohol neben Aluminiumhydroxid und Lithiumhydroxid bilden würde.
Was versteht man unter Chemoselektivität?
Reaktionen sind dann chemoselektiv, wenn unter mehreren denkbaren Produkten nur/bevorzugt eines gebildet wird, bzw. gibt die Chemoselektivität auch an, wie „selektiv“ ein Produkt in einer Reaktion mit unterschiedlichen Lösungsmitteln und/oder Reagenzien gebildet wird ( wie „gut“ eine Reaktion unter gewählten Umständen abläuft). Beispielsweise funktioniert die Reduktion von Aldehyden und Ketonen mit NaBH4 und Ethanol als Lösungsmittel relativ gut, während selbige Reagenzien Ester nicht zu reduzieren vermögen.
Warum benötigt man für die Reduktion eines Esters theoretisch 0,5 Äquivalente LiAlH4, während man für die Reduktion einer Carbonsäure theoretisch 0,75 Äquivalente LiAlH4 braucht?
GRAFIK
Wie werden größere Mengen LiAlH4 gefahrlos vernichtet?
1.) Aufschlämmen des LiAlH4 in Ether (z.B. Dioxan), danach Zugabe zu Essigester/Ether-Gemisch (eintretende Reaktion s.o.; neben Alkohol entstehen noch LiOH und Al(OH)3). Reaktionsprodukte können als Sondermüll (halogenfreie Kohlewasserstoffe) entsorgt werden. 2.) Deaktivierung mit Wasser im aktiven Abzug (H2-Entwicklung Zündquellen fernhalten); Vorteil: ökologischer und ökonomischer als die 1. Methode.
Mit welchem (selektiven) Reduktionsmittel gelangt man von Estern zu Aldehyden?
mit Dibal bei - 60 Grad in Toluol
Nenne protische Lösungsmittel:
Wasser, Carbonsäuren, Alkohole, Amine
Nenne aprotische Lösungsmittel:
unpolar: Hexan, Benzol,
polar: Aceton, Tetrahydrofuran
Zu welchem Oxidationsprodukt kann Zimtaldehyd an der Luft weiterreagieren?
trans-Zimtsäure
6.) Diskutieren sie den Begriff Chemoselektivität anhand v. Pyridiniumchlorochromat (PCC) bzw. MnO2/C:
Die Chemoselektivität von Pyridiniumchlorochromat zeigt sich bei der Oxidation primärer oder sekundärer Alkohole mit weiteren oxidierbaren Gruppen, bei der spezifisch mit der Hydroxygruppe eine Reaktion zum entsprechenden Aldehyd bzw. Keton erreicht wird (weiteres s.o.). Die Chemoselektivität des Oxidationsmittels: MnO2/C beruht auf der selektiven Oxidation von Allylalkoholen (-CH=CH-CH2OH). 7.) Ein Rotationsverdampfer kommt meistens zum Einsatz, wenn es darum geht, Lösungsmittel nach beendeter Reaktion/nach einem Zwischenschritt, etc. aus einem Gemisch zu entfernen. Das LM verdampft unter Vakuum aus einem dünnen Flüssigkeitsfilm auf der Kolbeninnenwand, der durch Rotation ständig erneuert wird. Weiters wird die Oberfläche dieses Films stark erhöht, was die Destillationszeit verringert.
Mit welchem Oxidationsmittel kann man Alkohole direkt zu Säure oxidieren?
Die beste Methode, Alkohole direkt zu Carbonsäuren zu oxidieren funktioniert mit Pyridiniumdichromat (PDC) in Dimethylformamid.
Was versteht man unter Autooxidation? Welche Substanzklassen sind hiervon besonders betroffen?
Autoxidation bezeichnet eine Oxidation durch Luftsauerstoff. Die Autoxidation verläuft sehr langsam und ohne merkliche Wärmeentwicklung oder Flammenerscheinung, im Gegensatz zur Verbrennung
Besonders betroffen sind Ethern die dann Peroxide bilden
Formulieren Sie den Mechanismus der Swern Oxidation und der IBX-Oxidation. Finden Sie Gemeinsamkeiten?
Unterlagen und Internet!
Warum muss man bei der Oxidation eines prim. Alkohols mi PCC oder anderen Cr- Reagenzien wasserfrei arbeiten?
Wiki nachschauen
