Practicum Katalyse/GC

Practicum Heterogene katalyse
1 / 23
next
Slide 1: Slide
ScheikundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 5

This lesson contains 23 slides, with interactive quiz, text slides and 2 videos.

time-iconLesson duration is: 90 min

Items in this lesson

Practicum Heterogene katalyse

Slide 1 - Slide

Doel van de voorbereidingsles
  • je kent het belang van heterogene katalyse
  • je kunt de werking van een heterogene katalysator uitleggen
  • je kent het principe van gaschromatografie (GC)
  • je kunt uitleggen wat het nut is van temperatuurprogrammering
  • je kunt uit de resultaten van de GC concentraties berekenen
  • je kent de inhoud van het practicum

Slide 2 - Slide

Het belang van katalyse
Waarom wordt er onderzoek gedaan aan katalysatoren?
Wat heeft de maatschappij hieraan?

Slide 3 - Slide

Slide 4 - Video

Waarom is katalyse belangrijk voor onze welvaart? Door gebruik van katalysatoren....
A
kunnen er veel meer verschillende producten gemaakt worden
B
kosten processen minder energie
C
wordt vorming en uitstoot van stikstofoxiden verminderd
D
kan biomassa gebruikt worden als brandstof

Slide 5 - Quiz

Hoe werkt een katalysator?

Slide 6 - Slide

Slide 7 - Video

Een katalysator
  • wordt niet verbruikt
  • verhoogt de reactiesnelheid
  • verlaagt Eact (reactie kan verlopen bij lagere T)
  • maakt soms een andere "route" mogelijk

Slide 8 - Slide

Heterogene katalysator

de katalysator heeft niet dezelfde fase als de reagerende stoffen

Slide 9 - Slide

Onderzoeksvraag practicum
Wat is de effectiviteit van verschillende heterogene katalysatoren bij de katalytische verbranding van methaan?

Slide 10 - Slide

methaan draagt meer bij aan broeikaseffect dan CO2

--> dus methaan verbranden
--> +katalysator --> T<  -->  dE< 

Slide 11 - Slide

Katalysatoren
Het dragermateriaal is Al2O3, met aan het oppervlak één van de volgende katalysatoren:
  1. platina (Pt)
  2. palladium (Pd)
  3. koperoxide (CuO)
  4. blanco

Slide 12 - Slide

Opzet van het onderzoek
  1. verschillende katalysatoren testen in een proefopstelling waarin de reactie plaatsvindt
  2. concentraties van reactieproducten meten in een meetopstelling (gaschromatograaf)

Elke groep test 1 soort katalysator en/of de blanco (in duplo?)
Er zijn 8 groepen van maximaal 3 lln per groep

Slide 13 - Slide

1. proefopstelling
Begin:
  • 60 mL lucht in Reactantspuit
  • 0 mL gas in Productspuit
VRAAG:
  1. Hoeveel mL gas zit er in spuit R als er 40 mL in spuit P zit?
  2. Wat is er aan de hand als er op dat moment maar 10 mL gas in
    spuit R zit? 
Reactant
spuit

=
begin
stoffen
Product
spuit

=
reactie
producten

Slide 14 - Slide

voorbereiding
verwarm de katalysator in de buis en trek daarna 60 mL lucht van spuit R naar P

VRAAG:
Waarom is deze stap nodig?Moet dit ook met de blanco?
Reactant
spuit


Product
spuit

Slide 15 - Slide

experiment
Vul buis R met methaan
Maak de opstelling (lekvrij!)
Verwarm de katalysator
Trek het gas van R naar P
VRAAG: wat gebeurt er met het gas in spuit R (en P) als je ze niet snel genoeg sluit?
Reactant
spuit


Product
spuit

Slide 16 - Slide

experiment
VRAAG: 
waarom is het van belang om de hoogte van de statiefklemmen en de kleur van de vlam nauwkeurig te bepalen?
Reactant
spuit


Product
spuit

Slide 17 - Slide

experiment
VRAAG: 
Na afloop van de proef is het buisje vaak beslagen. Hoe is dit te verklaren?
Reactant
spuit


Product
spuit

Slide 18 - Slide

2. meetopstelling
Het gasmengsel van spuit P wordt na elk experiment geanalyseerd door middel van gaschromatografie
Deze versie heeft een temperatuur-geprogrammeerde oven

Slide 19 - Slide

temperatuur-geprogrammeerde oven
  • de kolom is kouder dan de kamer waarin je het gas injecteert
  • hierdoor condenseren stoffen met grote moleculen zodra ze bij de kolom komen
  • kleine moleculen blijven gasvormig en komen eerder uit de kolom
  • Bij DIT EXPERIMENT vindt de scheiding in de kolom vooral plaats door verschil in KOOKPUNT (ipv verdelingsevenwicht)

Slide 20 - Slide

geen interne standaard
Er wordt bij dit experiment GEEN interne standaard toegevoegd. Je kunt dus GEEN concentraties berekenen, WEL de VERHOUDING tussen de pieken bij de verschillende experimenten

Slide 21 - Slide

Welke piek is wat?
VRAAG:
  1. Wat zijn de kookpunten van de stoffen in dit experiment (O2/CO/CH4/CO2)
  2. Verwacht je een stijging of daling van deze pieken in P?
  3. Welke stof ontbreekt? Waarom zal je die niet goed meten?
voorbeeld van een chromatogram

Slide 22 - Slide

Verwerking resultaten en conclusie
Van alle katalysatoren de resultaten verzamelen (incl. duplo's)
Piekhoogtes normaliseren (->hoogte piek = 1, rest relatief)
VRAAG:
Welke katalysator heeft het beste rendement? (meeste CH4 omgezet)

Overige vragen om tot de beste keuze (=conclusie) te komen:
Welke katalysator is het goedkoopst?
Welke katalysator heeft de minste neven-reacties?

Slide 23 - Slide