V3 5.2 en 5.1 Scheiding in de industrie

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

5.1 Scheiding in de industrie

Adsorptie

Chromatografie

Vloeistof-vloeistof extractie

Deze les

• Herhalen scheidingsmethoden
• Nieuwe scheidingsmethoden bespreken
  
  
• Camera's aan
• Veel kleine vragen tussendoor, dus meedoen!  
• Meeschrijven in je schrift

Is een kopje thee een zuivere stof? (H1.3)

1. Ja
2. Nee, hangt van de thee af
3. Nee

Wanneer is iets een zuivere stof? (H1.3)

1. Als er 1 soort atoom in voorkomt
2. Als er 1 soort molecuul in voorkomt
3. Als 1 soort molecuul is opgelost in water

Wat voor soort mengsel is koffie? (H2.1)

1. Suspensie
2. Emulsie
3. Oplossing

Weten we het nog?

• Emulsie: twee niet-mengbare vloeistoffen
  Zoals olie in water
• Suspensie: een vaste stof in een vloeistof
  Zoals sinaasappelsap
• Oplossing: helder mengsel van een stof in vloeistof

Welke scheidingsmethode zie je in de afbeelding?(H2.3)

1. Filtreren
2. Indampen
3. Destilleren
4. Extraheren

Adsorptie

• Sommige stoffen hechten zich wel aan een adsorptiemiddel en sommige stoffen niet
• Scheidingsmethode gebaseerd op verschil in aanhechtingsvermogen
• VB: actieve kool adsorbeert stoffen uit verbrandingsgassen 
• Voorkomt dat het in het milieu terechtkomt

Adsorptie

• Actieve kool is een speciaal bewerkte vorm van koolstof. 
• Deze koolstofvorm bevat veel scheuren en poriën, waardoor hij een groot oppervlakte heeft. 
• In deze scheuren en poriën kunnen andere stoffen gemakkelijk vasthechten.

0

Verschil adsorptie en absorptie

LET OP!

• Er is een verschil tussen adsorptie en absorptie. Bij adsorptie hechten de

moleculen zich aan de buitenkant van het adsorptiemateriaal. 

• Bij absorptie dringen de moleculen het materiaal binnen. 
• Een spons absorbeert dus water 
• Terwijl Norit kleurstoffen in water kan adsorberen.

Chromatografie

• Gebruikt voor bepaling of stof zuiver is of niet 
• Scheiding vindt plaats op basis van aanhechting aan het papier en oplosbaarheid van de stof
• Papierchromatografie
• Gaschromatografie 

Papierchromatografie

• Breng beetje mengsel aan onderop papier
• Zet papier rechtop in loopvloeistof
• Loopvloeistof 'loopt' door papier omhoog en neemt sommige stoffen uit mengsel mee omhoog
• Mobiele fase = vloeistof
• Stationaire fase = papier

Papierchromatografie

• De stof die beste oplost in de loopvloeistof en het minst goed hecht aan het papier, eindigt het hoogst.
  

• "Wedstrijd" tussen oplosbaarheid in loopvloeistof en hechting aan papier.

Papierchromatografie

• Rf-waarde = A/B
• A = afstand van begin vloeistof tot stip
• B = afstand van begin vloeistof tot eind vloeistof 

Welke kleurstof loste het best op in de loopvloeistof? Zie chromatogram.

1. Bruin
2. Oranje
3. Geel
4. Rood

Gaschromatografie

• De stof wordt door een gas door een dunne buis geduwd
• Mobiele fase: het gas dat duwt
• Binnenkant van de buis zit een andere vloeistof of vaste stof
• Stationaire fase: de stof aan de binnenkant van de buis

Vloeistof-vloeistof extractie

• Scheidingsmethode gebaseerd op verschil in oplosbaarheid
• Vloeistof 1 met stoffen mengen met vloeistof 2
• Bepaalde stof lost beter op in vloeistof 2, dus zal verplaatsen naar vloeistof 2

Vloeistof-vloeistof extractie

• Scheitrechter gebruiken: schudt alles bij elkaar en daarna wachten
• Er komen nu 2 lagen
• Scheiden door kraantje eronder open te zetten

Op welke stofeigenschap(pen) is de scheidingsmethode gebaseerd?

Chromatografie

Adsorptie

Vloeistof-vloeistof extractie

Oplosbaarheid

Oplosbaarheid + aanhecthingsvermogen

Aanhechtingsvermogen

6.2 Syntheseroutes

Productie van stoffen in de industrie

Duurzaamheid

Toepassing van scheidingsmethoden in industrie

Chemische synthese

• In de chemische industrie worden stoffen geproduceerd
• Synthese: samengevoegde grondstoffen die reageren tot het product 
• Zijn vaak meerdere stappen voor nodig: syntheseroute
• Als voorbeeld kijken we naar productie van zink

Zink

• Wordt gebruikt als beschermingslaag op spijkers of auto-onderdelen
• Wereldwijde zinkproductie is 13 miljoen ton (1 ton = 1000 kg)
• Komt in de natuur voor als zinksulfide, ZnS

Zink: oude proces

• Begint met reactie 1
• ZnS wordt verhit en reageert met O2 tot ZnO
• Oude proces: ZnO reageert met C tot Zn en CO2

Zink: nieuwe proces

• Begint ook met reactie 1
• ZnS wordt verhit en reageert met O2 tot ZnO
• Nieuwe proces: ZnO reageert met H2SO4 tot ZnSO4
  
• ZnSO4 reageert met H2O tot Zn
• Voordeel: Komt geen CO2 bij vrij

Zink: oude proces

• Weergeven met blokschema
• Pijlen: stofstromen
• Blokken: reacties of scheidingen

Zink: nieuwe proces

• Pijl met H2SO4 gaat van scheiding terug naar reactie 3
• Dit heet recirculatie
• Zorgt voor minder afval

Duurzaamheid

• Vroeger was de chemische industrie heel vervuilend
• Vandaar dat de groene chemie nu de trend is
• Het gebruik van grondstoffen en het ontstaan van schadelijke stoffen moet tot een minimum beperkt worden

Duurzaamheid

• Duurzaamheid wilt zeggen dat je probeert te voldoen aan de behoeften van het heden, zonder de behoeften in de toekomst te beperken.
• Hernieuwbare grondstoffen: grondstoffen die je steeds opnieuw kunt produceren, zonder dat ze opraken

Duurzaamheid in zinkproces

• SO2 wordt omgezet tot H2SO4 en kan gebruikt worden
• Het afvalwater bevat veel sulfaten en metalen, die worden eruit gehaald en gebruikt.

Synthese van bioplastics

• Kunstoffen (zoals plastic flessen) worden nu vooral gemaakt uit aardolie
• Aardolie is absoluut geen hernieuwbare grondstof en is aan het op raken.
• Op zoek naar alternatieve grondstoffen is nodig!

Synthese van bioplastics

• Kunststoffen behoren tot de polymeren
• Polymeer is een groot molecuul opgebouwd uit kleinere moleculen: monomeren

Opdrachten af

6.1: A1, A2, B3, B4, B5, B6 en C11

6.2: A13, A14, B16, B17, B19 en C23

Online maken, zodat ik zie wat je doet