Hoofdstuk 14.2 duurzame syntheses

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

H14.2 duurzame syntheses

Wat gaan we doen vandaag 

1. even kort herhalen wat we tot nu toe allemaal hebben gedaan van hoofdstuk 8 en 14 

2. 14.2 --> rendement, atoomeconomie en E-factor 

3. 14.3 hernieuwbare grondstoffen + scheidingsmethode + kraken herhalen 

Toets H7 en H13

Bespreken als iedereen hem heeft gemaakt. 

Aan het einde van de les kun je

- de atoomeconomie berekenen van een reactievergelijking

- Het rendement van een reactie berekenen

- De E-factor van een reactievergelijking berekenen 

+ je begrijpt wat deze termen betekenen in relatie tot groene chemie 

Even herhalen 

1. Groene chemie --> BiNaS tabel 97F, 12 belangrijke principes waar we er zoveel mogelijk van willen gebruiken in de industrie 

2. Blokschema's kun je aflezen en eventueel aanvullen 

3. Je weet wat het energie effect is: endotherm en exotherm 

4. Je kunt een energiediagram van een reactie opstellen 

Even herhalen 

5. Je kunt de reactiewarmte van een reactie berekenen in J/mol

Je had hiervoor de vormingswarmtes nodig uit de binas en dan (reactieproducten - beginstoffen) 

6. Je weet wat een katalysator is en wat voor invloed het heeft op het energieeffect 

Even herhalen 

7. Je weet wat de koolstof en element kringloop inhoud

8. Je weet wat fossiele brandstoffen zijn en wat de nadelen daarvan zijn; fossiele brandstoffen raken op en er ontstaat veel CO2

9. je weet wat het versterkte broeikas effect is 

10. Je weet waarom biobrandstoffen gewenst zijn (snelle C-kringloop) en wat biomassa is (planten hout mest etc) 

Even herhalen 

11. Je weet het verschil tussen het batch en continu proces 

12. Je weet wat cradle to cradle is en waarom dat voor de groene chemie belangrijk is (afval gebruikt voor nieuwe producten, houdt de kringloop gesloten) 

Duurzame syntheses

We willen alles zo duurzaam mogelijk

= 

zo min mogelijk afval.

zo veel mogelijk beginstoffen in je uiteindelijk product (laat zo zien hoe we dat in een reactie vergelijking zien)

Zo'n hoog mogelijk rendement (praktische opbrengst is in de praktijk eigenlijk nooit 100%) 

3 manieren om te bereken hoe duurzaam een synthese (een reactie) is

1. Atoomeconomie

2. E-factor

3. Rendement 

Atoomeconomie

Zoveel mogelijk atomen van de beginstoffen wil je in je product hebben 

Bijvoorbeeld bij deze reactie heb je FeCl3 als product en alle atomen van je beginstoffen zitten daarin 

Atoomeconomie

.

Stel je wil glucose maken dan is zuurstof een bijproduct (afval) dus zitten niet alle atomen van de beginstoffen in je gewenste eindproduct 

Het gewenste eindproduct is dus context afhankelijk

Atoomeconomie

.

Het gaat hier om de MOLAIRE MASSA

in g/mol of u

niet de massa als in grammen/kilogrammen

Je wil dat de uitkomst zo hoog mogelijk is 

Rendement

Het percentage van de opbrengst die je in de praktijk hebt gekregen ten opzichte van wat theoretisch mogelijk was

In de ideale wereld wil je dat het rendement zo hoog mogelijk is 

Rendement

Kan ook gebruikt worden bij het zuiveren van een stof (komt wel minder vaak voor)

Voorbeeld: Bereken het rendement van de glucose opbrengst. Je laat hierbij 22 gram CO2 reageren en je praktische glucose opbrengst is 8,4 gram. 

6 CO₂ + 6 H₂O --> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Voorbeeld: Bereken het rendement van de glucose opbrengst. Je laat hierbij 22 gram CO2 reageren en je praktische glucose opbrengst is 8,4 gram. 

6 CO₂ + 6 H₂O --> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

_{De massa van CO2 = 44,01 g/mol}

_{22/44,01 = 0,50 mol}

_{/6 = 0,083 mol glucose} 

de massa van glucose is 180,156 g/nol

Voorbeeld: Bereken het rendement van de glucose opbrengst. Je laat hierbij 22 gram CO2 reageren en je praktische glucose opbrengst is 8,4 gram. 

6 CO₂ + 6 H₂O --> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

0,083 mol * 180,156 g/mol = 15,01 gram theoretische opbrengst glucose

(8,4 / 15,01 ) * 100% = 56%

E-factor

Betekent de environmental factor = het aantal kg afval dat ontstaat per kg product 

Zo staat hij niet in je boek, maar het is goed om te weten wat het deel boven de deelstreep betekent 

E-factor

.

Je wil in de ideale wereld dat de uitkomst van de E-factor heel erg laag is = weinig afval 

Bij het berekenen van de E-factor moet je ook rekening houden met het rendement (meestal gegeven) = staat het woord opbrengst voor

E-factor

.

De massa hier is wél in gram (anders kan je geen rendement gebruiken).

Máár het werkt even iets anders. 

Ze gebruiken de molaire massa in g/mol of u, en zeggen dan we stellen het aantal mol is gelijk aan de molverhouding in de reactieverg. 

dus g/mol * x mol = x g 

(zie voorbeeld) 

Het is dus belangrijk dat je bij 1 reactie dus deze 3 waardes kunt berekenen en dan een conclusie kunt trekken over hoe goed deze reactie voor de groene chemie is.

Atoomeconomie en rendement hoog, E-factor laag 

Naast deze waardes houd je ook nog rekening met de 12 principes uit de groene chemie. bijvoorbeeld hoeveel energie is er nodig, zijn er katalysatoren, kan het bijproduct worden gebruikt als iets anders etc. 

reactie is: C₆H₁₀ + 4 H₂O₂ --> C₆H₁₀O₄ + 4 H₂O. Ik gebruik 36 gram waterstofperoxide en ik heb 30 gram aan adipinezuur verkregen. Bereken voor adipinezuur de atoomeconomie, het rendement en de E-factor en doe een uitspraak over hoe groen deze synthese is