5H SK 2021 13.1 les 1 Atoomeconomie en rendement

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Duurzaam produceren & Groene chemie

5H H13.1 les 1

Atoomeconomie en rendement

Hoe bereken je welk proces "groener" is?

Leerdoelen

1. je kunt van een proces het rendement berekenen
2. je kunt van een proces de atoomeconomie berekenen

met deze twee berekeningen kun je 

vergelijken welk proces duurzamer is

Rendement

Bij een reactie wordt niet altijd 100% van de beginstof(fen) omgezet in reactieproduct. Dit kan verschillende oorzaken hebben, bijvoorbeeld:

- er zijn ongewenste nevenreacties

- de beginstof is niet zuiver

- de reactie verloopt niet optimaal

rendement berekenen

Om te berekenen hoeveel % van de beginstof daadwerkelijk is omgezet in gewenst reactieproduct, gebruik je de volgende formule:

rendement   =     praktische opbrengst          x 100%

            theoretische opbrengst

(dus: wat je werkelijk hebt gekregen (praktisch) gedeeld door wat je 

maximaal had kunnen krijgen (theoretisch) als wel alles was omgezet)

stappenplan

1. Geef de reactievergelijking
2. Bereken met de gegeven hoeveelheid beginstof hoeveel reactieproduct hiermee maximaal kan ontstaan
3. Kijk in de opgave hoeveel reactieproduct er werkelijk is ontstaan dus de praktische opbrengst.
4. Bereken het rendement 

rendement =    praktische opbrengst     x 100%

                           theoretische opbrengst

Bekijk de volgende reactie:



Als men 1 mol etheen met 1 mol chloorgas laat reageren, blijkt 80,0 gram te ontstaan. Wat is het rendement van deze reactie?

1 mol etheen (C₂H₄) is 28,05 g

1 mol chloorgas (Cl₂) is 70,90 g

1 mol 1,2-dichloorethaan (C₂H₄Cl₂) is 98,95 gr

C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂

rendement

Rendement =  praktische opbrengst   x 100%

                           theoretische opbrengst

1. =100%*80,0/98,95 = 80,8%
2. =(98,95-80,0) = 19,0%
3. =100-80,0 = 20,0%
4. = 80,0%

Bij de additie van water aan
1,0 kg propeen ('C-C=C') ontstaat 0,80 kg
propaan-1-ol ('C-C-C-OH'). Bereken het rendement.

rendement =    praktische opbrengst     x 100%

                           theoretische opbrengst

rendement =    praktische opbrengst     x 100%

                           theoretische opbrengst

rendement

rendement =   praktische opbrengst   x 100%

                           theoretische opbrengst

C3H6 + H2O --> C3H7OH

1,0 kg = 1000 gram / M = 23,8 mol propeen

molverhouding 1:1, dus ook 23,8 mol propaan-1-ol

23,8 x M = 1,4 kg propaan-1-ol

rendement = 0,80 / 1,4 x 100% = 57 %

Meer uitleg nodig?

Bekijk dan thuis nog eens rustig het volgende filmpje.

TIP: zet het filmpje af en toe stil, zodat je mee kunt schrijven

Atoomeconomie

Bij een chemische reactie vormen de atomen van de beginstoffen moleculen van nieuwe stoffen. 

Voor een duurzaam proces is het de bedoeling dat zoveel mogelijk atomen van de beginstoffen gebruikt worden voor het gewenste reactieproduct. 

Je wilt zo min mogelijk atomen "verliezen" aan restproducten (afval), oftewel:

je wil de atoomeconomie  zo hoog mogelijk hebben.

voorbeeld

glucose    -->    melkzuur

C6H12O6  --> 2 C3H6O3

Bij deze reactie worden alle atomen van de beginstof

 gebruikt voor het reactieproduct. 

De atoomeconomie is 100%. 

atoomeconomie berekenen

De formule om de atoomeconomie te berekenen:

Deze staat ook in Binas 37H en in je boek.

In het volgende filmpje staat de formule uitgelegd, 

dit kun je thuis terugkijken.

Wat is juist over de atoomeconomie van de vorming van ijzerchloride in de volgende reactie:

2Fe+3Cl​2​​→2FeCl​3​​

1. groter dan 100%
2. gelijk aan 100%
3. kleiner dan 100%

Wat is juist over de atoomeconomie van de vorming van alcohol (C₂H₆O) in de volgende reactie:

C​6​​H​12​​O​6​​→2C​2​​H​6​​O+2CO​2​​

1. groter dan 100%
2. gelijk aan 100%
3. kleiner dan 100%

Bereken nu zelf de atoomeconomie voor
de vorming van chloor in de volgende reactie:

2AgCl→Cl​2​​+2Ag

molmassa 

Ag = 107,9

Cl = 35,45

1. 12,4%
2. 24,7%
3. 50%
4. 100%

De volgende twee reacties kunnen ingezet worden bij de productie van Ti (s). Welk proces is duurzamer, op basis van de atoomeconomie?
I TiO₂ + 2 Mg → Ti + 2 MgO
II TiO₂ → Ti + O₂

molmassa 

Ti = 204,4

Mg = 24,3

O = 16,0

1. I , want 37% is goedkoper dan 60%
2. I , want 37% is economischer dan 60%
3. II , want 60% is goedkoper dan 37%
4. II , want 60% is economischer dan 37%

geleerd!

je kunt van een proces het rendement berekenen

     hoger rendement = duurzamer produceren, want minder verlies.

je kunt van een proces de atoomeconomie berekenen

     hogere atoomeconomie = zoveel mogelijk atomen van de beginstoffen     

     gebruiken voor het gewenste reactieproduct, want minder 

     afval/ongebruikte materialen.

HW voor volgende les

lees 13.1 (we hebben lang niet alles behandeld, komt nog)

maak opg 7, 8, 10