Az egyik halogénelemmel reagláltatják a metánt ipari körülmények között szubsztitúciós reakcióban. Hogyan állapítsam meg a moláris tömegek alapján, hogy mely termékek keletkeztek?

A metán szubsztitúciós reakcióiban a hidrogének képesek lecserélődni. Így ha bevezetsz a reaktorba CH4-et és X2-t (halogént), a következő anyagok jönhetnek ki a kifolyócsövön:

CH4 (az el nem reagált metán)

X2 (az el nem reagált halogén)

CH3X (egyszeresen szubsztituált metán)

CH2X2 (kétszeresen szubsztituált metán)

CHX3 (háromszorosAn szubsztituált metán)

CX4 (négyszeresen szubsztituált metán)

Látható, hogy a molekula tömege nő a belépő halogén tömegével, és csökken az eltávozó hidrogénével, azal M(halogén)-1 grammal fog nőni a szubsztitált molekula tömege. Ebből az következik, hogy kivonod egymásból a soron következő móltömegeket hozzáadsz egyet, és megkapod a belépett halogén tömegét.

M(M2-M1)=122,5-50,5=72 g

M(M3-M2)=154-122,5=31,5 g

Itt valami bibi lesz, az én megérzésem szerint a klór a halogén... Biztos jól írtad le az adatokat? Ugyanis a klórmetán móltömege passzol (50,5), de a tiiklór-metáné már nem (3 g-mal eltér). A kloroformnál (tetraklór-metán) ismét jó.

Ha M2=119,5 g/mol, akkor mint említettem kivonod egymásból, és azok a halogénatom egész számú többszörösei lesznek, ha korrigálsz az eltávozó H-atom tömegével is (a szorzó lehet 1 is).

Így az eltérések 69 g és 34,5 g.

Ha nagyon szépen akarjuk megcsinálni, akkor alkothatunk rá egy modellegyenletet:

M(CHX)=12+(4-x)+x*M(X), ahol:

M(CHX) a szubsztituált metán móltömege

x a beépült halogénatomok száma

M(X) a beépült halogénatom móltömege

Ezekből az ismeretlen x és M(X).

A legkézenfekvőbb az, ha megnézed melyik halogénatomhoz esik a legközelebb a legkisebb különbség-tömeg (esetünkben ez 34,5 g volt), amely a klórra fog utalni. Visszahelyettesítések esetén szépen kijönnek a szubsztituált klórozott metán-móltömegek, amikből kiderül hogy általad az 1, 3 és 4-szeresen klórozott metán móltömegei voltak megadva.