Etansyre, massespekter og 1H-NMR av ester med C6-alkohol
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
Eddiksyre (etansyre) produseres i store mengder, noe til matindustrien, men det meste som utgangsstoff for kjemiske synteser.
Hvordan kan man finne ut om en løsning inneholder bare etanol, en blanding av etanol og etansyre eller bare etansyre?
Etanol reagerer med kaliumpermanganat i sur løsning og danner etansyre. Bruk oksidasjonstall, og vis at dette er en redoksreaksjon.
Figur 1 viser massespekteret til etansyre. Forklar toppene A, B, C, D og E som er markert i spekteret.
etansyre reagerer med en alkohol i en kondensasjonsreaksjon og gir en ester. Produktet veier , og utbyttet basert på etansyre er 60 %. Tegn strukturen til to mulige alkoholer som etansyre har reagert med.
Etansyre reagerer med en alkohol med seks karbonatomer og gir en ester, slik figur 2 viser. Figur 3 viser -NMR-spekteret til esteren.
- Forklar hvilke hydrogenatomer som gir singletten ved ppm lik 2.
- Tegn strukturen til alkoholen etansyren reagerte med på basis av -NMR-spekteret i figur 3.
Fasit
Etansyre gjør løsningen sur, og etanol avfarger surt kaliumpermanganat. Blandingen gir begge utslagene.
Karbonet i alkoholgruppa går fra til (oksidasjon), og mangan går fra til (reduksjon).
A: , B: , C: , D: , E: molekylionet .
, så alkoholen er : propan-1-ol eller propan-2-ol.
Singletten kommer fra de tre hydrogenatomene i acetylgruppa , og alkoholen er 2-etylbutan-1-ol.
LøsningsforslagKI-generert
Etansyre er en svak syre, mens etanol er nøytralt. Etanol er en primær alkohol som lar seg oksidere, mens etansyre allerede er oksidert. Vi bruker derfor to tester.
Test 1: mål pH, eller tilsett en syre-base-indikator som metyloransje (omslag 3,2–4,4). Er etansyre til stede, blir løsningen sur. Vi kan også tilsette natriumhydrogenkarbonat og se etter gassutvikling:
Test 2: tilsett noen dråper surt kaliumpermanganat. Etanol reduserer til , og den fiolette fargen forsvinner. Etansyre gir ingen fargeendring.
Resultatene tolkes slik:
- Bare etanol: nøytral løsning, men permanganatet avfarges.
- Bare etansyre: sur løsning, og permanganatet beholder fargen.
- Blanding: sur løsning, og permanganatet avfarges.
Vi bruker de vanlige reglene: hver -binding gir karbonet , hver -binding gir , og -bindinger gir .
I etanol :
I etansyre :
Karbonet i alkoholgruppa går fra til . Det avgir fire elektroner og blir oksidert. Metylkarbonet er uendret.
I har oksygen , så mangan har oksidasjonstall . I sur løsning blir permanganat redusert til med oksidasjonstall (vedlegget: , ). Mangan tar opp fem elektroner og blir redusert.
Ett grunnstoff øker oksidasjonstallet og et annet minker. Reaksjonen er derfor en redoksreaksjon. Halvreaksjonene balanseres med henholdsvis 5 og 4:
Etansyre er med molar masse .
E, : molekylionet . Toppen ligger lengst til høyre og gir molar masse .
D, : molekylionet har mistet metylgruppa (). Igjen står karboksylfragmentet .
C, : molekylionet har mistet (). Vi får acyliumionet . Dette er basetoppen, fordi ionet er stabilisert ved resonans mellom karbon og oksygen.
B, : formylionet , som dannes ved videre oppbryting av karboksyldelen.
A, : metylkationet . Det er den andre halvdelen av bruddet som gir toppen ved .
Vi finner først stoffmengden etansyre. :
Kondensasjonen gir én ester per etansyre. Utbyttet er 60 %, så
Produktet veier :
Esteren er . Acetatdelen veier , og da er
Det passer med (). Alkoholen er altså med , og esteren er . Det finnes to slike alkoholer:


Integralet under singletten er 3, så signalet kommer fra de tre hydrogenatomene i metylgruppa, . Karbonylkarbonet ved siden av har ingen hydrogenatomer, så det blir ingen kobling og signalet blir en singlett. Vedlegget gir 2,0–2,5 ppm for slike hydrogenatomer, i samsvar med skiftet på 2 ppm.
Esteren er med 16 hydrogenatomer, og integralsummen er . Integralene gir altså antall hydrogenatomer, og de 13 øvrige fordeler seg slik:
- Dublett ved 4 ppm, 2 H: (vedlegget: 3,8–4,1 ppm). Dubletten viser én nabo, altså et .
- Septett, 1 H: dette -et har seks naboer.
- Kvintett ved 1,3 ppm, 4 H: to like -grupper med fire naboer hver.
- Triplett ved 0,9 ppm, 6 H: to like -grupper med to naboer hver.
Da må -et bære -gruppa med oksygen og to etylgrupper, seks naboer til sammen, og alkoholen er 2-etylbutan-1-ol, :

Vedlegg
Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 H2020. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).
Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi