13.3 Energie en rendement

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

13.3 Energie en rendement

Planning

• Vragen over huiswerk 13.2? 
• Principe 6 Energie-efficiënt
• Principe 8 Reacties in weinig stappen
• Principe 9 Katalyse
• Aan de slag!

Principe 6 Energie-efficiënt ontwerpen

Denken aan de energiebalans. Wat kost meer energie: 

Bij het opvangen van reactiewarmte en bij het koelen spelen warmtewisselaars een grote rol. 

- hoge temperatuur en druk OF lage temperatuur en druk. 

Van boven -> benden stroomt de inhoud van de reactor, van links -> rechts stroomt koelvloeistof. Gas koelt ze ver af dat het condenseert. 

Stoffen - die moeten afkoelen/opwarmen - stromen van boven -> beneden. Vanaf rechts stroomt koelwaterdoor een buis, neemt warmte op en stroomt weer weg in de vorm van stoom.

Rendement

Rendement= opbrengst (wat je feitelijk heb gekregen). 

Is 100% mogelijk? 

Bereken het rendement.

Principe 8 Aantal reactiestappen verminderen

Bij een productie ontstaat bijna altijd afval.

De hoeveelheid is wel afhankelijk van het proces. 

Hoe meer stappen, hoe meer afval? 

Bij het maken van medicijnen, zijn daar veel stappen voor nodig?

Principe 8 Aantal reactiestappen verminderen

Bij een productie ontstaat bijna altijd afval.

De hoeveelheid is wel afhankelijk van het proces. 

Hoe meer stappen, hoe meer afval? 

Bij het maken van medicijnen, zijn daar veel stappen voor nodig?

Waarom doen we het dan toch? 

Principe 9 Katalyse

Een katalysator verlaagt de activeringsenergie van de reactie. 

Wat kan er dan gebeuren met de temperatuur? 

Zijn er andere factoren? 

Principe 9 Katalyse

Een katalysator verlaagt de activeringsenergie van de reactie. 

- Temperatuur wordt verlaagd.

- Minder energie nodig. 

- Minder bijproducten. 

- Reactie wordt versneld. 

Welke stof is dat in jouw lichaam? 

E-factor

• De E-factor is een maat voor de hoeveelheid afval die ontstaat bij een productieproces.

• Hogere atoomeconomie en hoger rendement, geeft een kleine E-factor

E-factor berekenen

Voorbeeld E-factor

Gegeven is de volgende reactie om maleïnezuuranhydride (C₄H₂O₃) te maken:

C4H8 + 3 O2 -> 3 H2O + C4H2O3

Het rendement van deze reactie is 56%.

Bereken de E-factor.

C4H8 + 3 O2 -> 3 H2O + C4H2O3

Het rendement voor de vorming van C4H2O3 is 56%.
Bereken de E-factor

Antwoord voorbeeld 

C₄H₈ + 3 O₂ -> 3 H₂O + C₄H₂O₃
Het rendement van deze reactie is 56%.
Massa beginstoffen =  56,104 + 3*32,00 = 152,104 g

Massa gewenst product theoretisch = 98,056 g

Massa gewenst product in praktijk = 0,56 * 98,056 = 54,91 g

𝐸−𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 = (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓𝑓𝑒𝑛 - 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 opbre𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡) / (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡 )

E-factor = (152,104 - 54,91) / 54,91 = 1,77 (g per 1g product)

Aan de slag

H: 32

B: 28 t/m 31, 33 en 35

V: 34