les 3 H11.3 Atoomeconomie, rendement, E-factor

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

atoomeconomie,rendement,E-factor

Hoe bereken je welk proces "groener" is?

5HAVO NOVA H11.3

Leerdoelen

1. je kunt van een proces het rendement berekenen
2. je kunt van een proces de atoomeconomie berekenen
3. je kunt van een proces de E-factor berekenen

BINAS tabel 37H

De formules om
 het rendement,
 de atoomeconomie en
 de E-factor
 te berekenen vind je in
 Binas tabel 37 H

Rendement

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

• er stelt zich een evenwicht in
• er zijn ongewenste nevenreacties
• de beginstof is niet zuiver

Rendement berekenen

rendement =  werkelijke opbrengst          x 100%

     theoretische opbrengst

Deze formule om het rendement te berekenen vind je in

Binas 37H en op blz 211 in je boek

Stappenplan - rendement berekenen

1. Geef de reactievergelijking
2. Bereken met de gegeven hoeveelheid beginstof hoeveel reactieproduct hiermee maximaal (= theoretisch)
   kan ontstaan (dit is rekenen met r.v.         )
3. Kijk in de opgave hoeveel reactieproduct er
    werkelijk is ontstaan (dit is ALTIJD gegeven!) 
4. Bereken het rendement 

Opdracht

Bij de additie van water aan 1,0 kg propeen ontstaat 0,80 kg propaan-1-ol.

Bereken het rendement

Uitleg

1.  C₃H₆ + H₂O --> C₃H₇OH

2. 1,0 kg = 1000 gram

     1000 g / M = 23,8 mol propeen (M_propeen = 42,08 g/mol)

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

     23,8 x M = 1430 g propaan-1-ol (M_propaan-1-ol = 60,09 g/mol)

3. gegeven: er ontstaat 0,80 kg propaan-1-ol

4. rendement = 0,80 kg / 1,430 kg x 100% = 56 % 

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 hergroeperen de atomen tot 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
• zo min mogelijk atomen "verloren" gaan aan restproducten (afval).

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

Deze formule om de atoomeconomie te berekenen vind je in 

Binas 37H en op blz 212 in je boek

Op de volgende dia's wordt met een voorbeeldopgave en in een filmpje uitgelegd hoe je de atoomeconomie berekend.

Atoomeconomie berekenen

Wat is juist over de atoomeconomie 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 alcohol in de volgende reactie

C​6​​H​12​​O​6​​→2C​2​​H​6​​O+2CO​2​​

C​2​​H​6​​O

Alcohol = 

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

Bereken atoomeconomie voor chloor in de volgende reactie:

2AgCl→Cl​2​​+2Ag

1. 50%
2. te weinig tijd
3. 24,7%
4. Ik weet niet hoe

E-factor

E-factor = Environmental factor = maat voor hoeveelheid afval
                                                                       die bij een proces ontstaat
--> geschikt om te vergelijken hoe "groen" processen zijn

De hoeveelheid afval is afhankelijk van:

1. hoeveel atomen uit de beginstof terechtkomen in het
    reactieproduct (--> atoomeconomie)

2. hoe efficiënt het proces verloopt (--> rendement)

Atoomeconomie berekenen

Rendement berekenen

Berekening:

• gegeven: 1000 ton cyclopentanon
• theoretische opbrengst: 1143 ton ethyleencyclopentaan
• praktische opbrengst: 892 ton ethyleencyclopentaan
  (dus de opbrengst die in de fabriek wordt verkregen)

Klik hier voor berekening van de theoretische opbrengst

E-factor berekenen

In Binas 37H vind je de formule om de E-factor te berekenen:

In deze berekening worden atoomeconomie én rendement gecombineerd.
Op de volgende dia's wordt de berekening voorgedaan.

Daarna volgt een filmpje waarin wordt uitgelegd hoe je de E-factor kunt uitrekenen met deze formule.

E-factor berekenen

Oefenopgave

Bereken de E-factor voor de productie van ijzer volgens deze reactie:

Het rendement van deze reactie is 81%

Vul je antwoord in op de volgende dia.

Fe​2​​O​3​​+3CO−>2Fe+3CO​2​​

E-factor

• massa beginstoffen = massa (Fe₂O₃+3CO): 243,72

•  massa gewenst product = 2x massa Fe: 111,7
• werkelijke massa gewenst product: 0,81x111,7 = 90,477
• E-factor = (243,72 - 90,477) / 90,477 = 1,7
                                                                                     (2 significante cijfers)                                                                               

E-factor en afval

• E-factor: bepalen hoeveel niet-nuttig product er ontstaat. Voor het gemak wordt dit "afval" genoemd.
• Proces met een hoge E-factor is niet altijd slecht voor het milieu. Bijv. bij de vorming van esters is het niet-nuttige product water. Water is niet milieu-belastend, maar draagt wel bij aan de E-factor.
• Groener proces: kijken naar hoogte E-factor en soort afval

Voorbereiden PO Groene Chemie

• Maken + nakijken opgaven 18, 19, 20, 22 en 24b
  
  

maak de berekeningen op papier/in je schrift en
kijk je antwoord na!