Rozwiązanie:

a)

Związek chemiczny	A	B	C	D
Wzór półstrukturalny (grupowy)	$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{CH}{}_2$	$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}(\mathrm{Br})\mathrm{CH}{}_3$	$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}(\mathrm{NH}{}_3{}^{+}\mathrm{Br}{}^{-})\mathrm{CH}{}_3$	$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}(\mathrm{NH}{}_2)\mathrm{CH}{}_3$

Uwaga! W odpowiedzi do zadania zamieszczonej w książce, związki B i C zawierają chlor zamiast bromu. Jest to błąd, ponieważ w informacji wprowadzającej do zadania, w schemacie syntezy zapisany jest brom.

b)

Korzystając z równania Clapeyrona, obliczmy ile moli propanu (substrat A) znajdowało się w reaktorze:

$pV=nRT\Rightarrow n=\frac{pV}{RT}$

$V=2\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

$p=1013\mathrm{hPa}$

$T=400\mathrm{K}$

$R=83,14\frac{\mathrm{hPa}\cdot \mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}{\mathrm{mol}\cdot \mathrm{K}}$

$n=\frac{1013\mathrm{hPa}\cdot 2\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}{83,14\frac{\mathrm{hPa}\cdot \mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}{\mathrm{mol}\cdot \mathrm{K}}\cdot 400\mathrm{K}}=0,061\mathrm{mol}\mathrm{C}{}_3\mathrm{H}{}_8$

Na podstawie podanych w informacji wstępnej wydajności poszczególnych etapów syntezy, możemy obliczyć sumaryczną wydajność syntezy od propanu (związek A) do propano-2-aminy (związek D). Wydajność całkowita jest iloczynem wydajności wszystkich etapów, zatem:

$W=0,97\cdot 0,40\cdot 0,90\cdot 100\%=34,92\%$

Przy 100% wydajności z 0,061 mola propanu powstałoby 0,061 moi propano-2-aminy, uwzględniając wydajność syntezy, otrzymano:

$n_{\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}(\mathrm{NH}{}_2)\mathrm{CH}{}_3}=0,061\mathrm{mol}\cdot 34,92\%=0,021\mathrm{mol}$

Korzystając z masy molowe propano-2-aminy wyznaczmy masę 0,021 moli tego związku:

$M_{\mathrm{CH}{}_2\mathrm{CH}(\mathrm{NH}{}_2)\mathrm{CH}{}_3}=59\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$m_{\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}(\mathrm{NH}{}_2)\mathrm{CH}{}_3}=0,021\mathrm{mol}\cdot 59\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}=1,24\mathrm{g}$

Odpowiedź. W wyniku reakcji otrzymano 1,24 g propano-2-aminy.