Hoofdstuk 7
Steenkool, aardgas en aardolie zijn fossiele brandstoffen. De verbrandingswarmte geeft
aan hoeveel warmte er vrij komt bij het verbranden van een brandstof.
Aardolie is een mengsel van duizenden verschillende koolwaterstoffen. Om dit te verwerken
wordt aardolie gescheiden in fracties. Tijdens gefractioneerde destillatie verlaat elke fractie
de destillatiekolom op een ander punt, door het verschil in kooktrajecten.
De naftafractie bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen waarvan het aantal
koolwaterstoffen tussen de acht en de twaalf ligt. Twee belangrijke stappen in het
bewerkingsproces van nafta zijn kraken en reformen:
- Kraken: Dit is een proces waarbij grote koolwaterstofmoleculen worden ontleed in
kleinere moleculen. Meestal vindt dit plaats door verhitting waardoor de
atoombindingen tussen de koolstofatomen worden verbroken. Er ontstaat dan een
mengsel van verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen.
- Reformen: Hierbij wordt de nafta onder hoge temperatuur en druk zodanig bewerkt
dat onvertakte alkanen en cycloalkanen worden omgezet in onder andere vertakte
alkanen en aromaten.
SO2 (zwavelzuur) wordt in de lucht omgezet tot H2SO4 met als reactie zure regen.
Wanneer bij een omkeerbare reactie beide reacties tegelijkertijd met dezelfde snelheid
verlopen noem je dat een evenwichtsreactie. De tijd tussen het begin van de reactie en het
intreden van de evenwichtstoestand heet de insteltijd.
Uit de reactievergelijking van een evenwichtsreactie kan je een concentratiebreuk afleiden.
De concentraties van de reactieproducten staan in de teller en de concentraties van de
beginstoffen in de noemer. Als zich een chemisch evenwicht heeft ingesteld, veranderen de
concentraties stoffen niet meer. De concentratiebreuk zal dan een constante waarden
hebben: evenwichtsconstante (K). De evenwichtsconstante en de concentratiebreuk
samen heet de evenwichtsvoorwaarde.
Als er geen chemische reactie verloopt maar er wel een dynamisch evenwicht is, noem je
dat een verdelingsevenwicht (jood & wasbenzine).
Een evenwicht kan op verschillende manieren beïnvloed worden: A (g) + B (g) ⇄
C (g)
- Concentratie → Bij meer stof B zal de reactie naar rechts groter worden
- Volume → Bij een vergroot volume zal de reactie naar de kant met de meeste
gasdeeltjes groter worden.
- Katalysator → Het versnelt de reactie, maar verandert het evenwicht niet.
- Temperatuur → Temperatuur is de enige factor die K kan beïnvloeden.
Bij een aflopend evenwicht verschuift het evenwicht volledig naar 1 kant.
, Hoofdstuk 15
Het streven naar verduurzaming in de chemische industrie wordt groene chemie genoemd.
Hierbij kijk je naar de duurzaamheid van een reactie. Met de atoomeconomie bepaal je
hoe efficiént een productieprocess is: atoomeconomie = massagewenst product : massabeginstoffen x
100%.
De theoretische opbrengst is de massa van het product die volgens een kloppende
reactievergelijking maximaal bij een aflopende reactie kan ontstaan.
Het rendement = pracktische opbrengst : theoretische opbrengst x 100%.
In de E-factor van een synthese wordt de informatie uit de atoomeconomie en het
rendement gecombineerd. Het is een maat voor de hoeveelheid afval die ontstaat bij een
productieprocess. E-factor = (massabeginstoffen - massagewenst product) : massagewenst product
De vervuilingsfactor Q gaat over het soort afval, het is de mate waarin een stof vervuilend
is.
De grenswaarde van een stof geeft de maximale toegestane hoeveelheid in mg per m3
lucht. In Binas (97A) staan grenswaarde van stoffen met een TGG (tijd gewogen
gemiddelde) van 8 uur. Stoffen die erg giftig zijn hebben een erg lage grenswaarde, die vaak
wordt uitgedrukt in ppb (parts per billion).
Percentage stof = hoeveelheid stof : hoeveelheid mengsel x 100%
Promillage stof = hoeveelheid stof : hoeveelheid mengsel x 1000%
Aantal ppm = hoeveelheid stof : hoeveelheid mengsel x 106 ppm
Aantal ppb = hoeveelheid stof : hoeveelheid mengsel x 109 ppb
De energiebalans omschrijft dat bij de verschillende soorten energie die bij chemische
reacties kunnen ontstaan de totale hoeveelheid energie altijd constant blijft.
De wet van behoud van energie is altijd van toepassing. Bij alle processen treedt een
energie-effect op die exotherm of endotherm is. ΔE = Ereactieproduct - Ebeginstoffen
De vrijgekomen energie (vaak in warmte) heet de reactiewarmte. Deze kan je berekenen
mbv de vormingswarmte van de deelnemende stoffen (Binas 57AB).
De reactienselheid (aantal mol dat per seconde ontstaat/verdwijnt uit 1L) wordt bepaald
door:
- Verdelingsgraad: hoe fijner de stof is verdeeld, des te sneller verloopt de reactie
- Soort stof: sommige stoffen regaeren sneller dan anderen
- Concentratie: bij een grotere concentratie verloopt de reactie sneller
- Temperatuur: bij een hogere temperatuur verloopt de reactie sneller
- Katalysator: bij aanwezigheid van een katalysator verloopt de reactie sneller
De insteltijd is de tijd tussen het begin van de reactie en het intreden van de
evenwichtsstand.
Steenkool, aardgas en aardolie zijn fossiele brandstoffen. De verbrandingswarmte geeft
aan hoeveel warmte er vrij komt bij het verbranden van een brandstof.
Aardolie is een mengsel van duizenden verschillende koolwaterstoffen. Om dit te verwerken
wordt aardolie gescheiden in fracties. Tijdens gefractioneerde destillatie verlaat elke fractie
de destillatiekolom op een ander punt, door het verschil in kooktrajecten.
De naftafractie bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen waarvan het aantal
koolwaterstoffen tussen de acht en de twaalf ligt. Twee belangrijke stappen in het
bewerkingsproces van nafta zijn kraken en reformen:
- Kraken: Dit is een proces waarbij grote koolwaterstofmoleculen worden ontleed in
kleinere moleculen. Meestal vindt dit plaats door verhitting waardoor de
atoombindingen tussen de koolstofatomen worden verbroken. Er ontstaat dan een
mengsel van verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen.
- Reformen: Hierbij wordt de nafta onder hoge temperatuur en druk zodanig bewerkt
dat onvertakte alkanen en cycloalkanen worden omgezet in onder andere vertakte
alkanen en aromaten.
SO2 (zwavelzuur) wordt in de lucht omgezet tot H2SO4 met als reactie zure regen.
Wanneer bij een omkeerbare reactie beide reacties tegelijkertijd met dezelfde snelheid
verlopen noem je dat een evenwichtsreactie. De tijd tussen het begin van de reactie en het
intreden van de evenwichtstoestand heet de insteltijd.
Uit de reactievergelijking van een evenwichtsreactie kan je een concentratiebreuk afleiden.
De concentraties van de reactieproducten staan in de teller en de concentraties van de
beginstoffen in de noemer. Als zich een chemisch evenwicht heeft ingesteld, veranderen de
concentraties stoffen niet meer. De concentratiebreuk zal dan een constante waarden
hebben: evenwichtsconstante (K). De evenwichtsconstante en de concentratiebreuk
samen heet de evenwichtsvoorwaarde.
Als er geen chemische reactie verloopt maar er wel een dynamisch evenwicht is, noem je
dat een verdelingsevenwicht (jood & wasbenzine).
Een evenwicht kan op verschillende manieren beïnvloed worden: A (g) + B (g) ⇄
C (g)
- Concentratie → Bij meer stof B zal de reactie naar rechts groter worden
- Volume → Bij een vergroot volume zal de reactie naar de kant met de meeste
gasdeeltjes groter worden.
- Katalysator → Het versnelt de reactie, maar verandert het evenwicht niet.
- Temperatuur → Temperatuur is de enige factor die K kan beïnvloeden.
Bij een aflopend evenwicht verschuift het evenwicht volledig naar 1 kant.
, Hoofdstuk 15
Het streven naar verduurzaming in de chemische industrie wordt groene chemie genoemd.
Hierbij kijk je naar de duurzaamheid van een reactie. Met de atoomeconomie bepaal je
hoe efficiént een productieprocess is: atoomeconomie = massagewenst product : massabeginstoffen x
100%.
De theoretische opbrengst is de massa van het product die volgens een kloppende
reactievergelijking maximaal bij een aflopende reactie kan ontstaan.
Het rendement = pracktische opbrengst : theoretische opbrengst x 100%.
In de E-factor van een synthese wordt de informatie uit de atoomeconomie en het
rendement gecombineerd. Het is een maat voor de hoeveelheid afval die ontstaat bij een
productieprocess. E-factor = (massabeginstoffen - massagewenst product) : massagewenst product
De vervuilingsfactor Q gaat over het soort afval, het is de mate waarin een stof vervuilend
is.
De grenswaarde van een stof geeft de maximale toegestane hoeveelheid in mg per m3
lucht. In Binas (97A) staan grenswaarde van stoffen met een TGG (tijd gewogen
gemiddelde) van 8 uur. Stoffen die erg giftig zijn hebben een erg lage grenswaarde, die vaak
wordt uitgedrukt in ppb (parts per billion).
Percentage stof = hoeveelheid stof : hoeveelheid mengsel x 100%
Promillage stof = hoeveelheid stof : hoeveelheid mengsel x 1000%
Aantal ppm = hoeveelheid stof : hoeveelheid mengsel x 106 ppm
Aantal ppb = hoeveelheid stof : hoeveelheid mengsel x 109 ppb
De energiebalans omschrijft dat bij de verschillende soorten energie die bij chemische
reacties kunnen ontstaan de totale hoeveelheid energie altijd constant blijft.
De wet van behoud van energie is altijd van toepassing. Bij alle processen treedt een
energie-effect op die exotherm of endotherm is. ΔE = Ereactieproduct - Ebeginstoffen
De vrijgekomen energie (vaak in warmte) heet de reactiewarmte. Deze kan je berekenen
mbv de vormingswarmte van de deelnemende stoffen (Binas 57AB).
De reactienselheid (aantal mol dat per seconde ontstaat/verdwijnt uit 1L) wordt bepaald
door:
- Verdelingsgraad: hoe fijner de stof is verdeeld, des te sneller verloopt de reactie
- Soort stof: sommige stoffen regaeren sneller dan anderen
- Concentratie: bij een grotere concentratie verloopt de reactie sneller
- Temperatuur: bij een hogere temperatuur verloopt de reactie sneller
- Katalysator: bij aanwezigheid van een katalysator verloopt de reactie sneller
De insteltijd is de tijd tussen het begin van de reactie en het intreden van de
evenwichtsstand.
