Scheikunde Hst 15 – Groene Chemie
15.1 Atoomeconomie
Groene chemie → het streven naar verduurzaming in de chemische industrie
• Maakt processen veiliger, gebruikt duurzame grondstoffen en energie en produceert
minder afval
• Uitgangspunten groene chemie BINAS 97F
• In een productieproces wordt zoveel mogelijk gewenst product gemaakt en zo min
mogelijk afval → hoe efficiënt een productieproces is, kan je bepalen met
atoomeconomie
𝑀𝑔𝑒𝑤𝑒𝑛𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡
Atoomeconomie = x 100%
𝑀𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓𝑓𝑒𝑛
M is de molecuulmassa
Bij Mbeginstoffen moeten alle beginstoffen worden meegenomen, dus ook de ionen van
beginstoffen die niet aan de reactie deelnemen meenemen in de berekening!
Hoe groter het percentage, hoe groener de reactie.
Je kan de atoomeconomie verhogen door bijvoorbeeld stoffen terug te winnen door
elektrolyse, maar het maakt het proces niet duurzamer, want het brengt enorme
energiekosten
𝑝𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡
Rendement = 𝑡ℎ𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 X 100%
Bij een productie waar meerdere reacties na elkaar verlopen, moet je de rendementen van
alle stappen met elkaar vermenigvuldigen.
De gewenste massa bereken je theoretisch, de massa in de praktijk bepaal je experimenteel.
Je kunt je rendement verhogen door de omstandigheden aan te passen, bijvoorbeeld hogere
T of hogere P. Maar dit kost energie en dat is dus minder efficiënt.
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓−𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑔𝑒𝑤𝑒𝑛𝑠𝑡
Efactor = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑔𝑒𝑤𝑒𝑛𝑠𝑡
E-factor = Rendement en atoomeconomie wordt hierbij gecombineerd
• Hoe groter de atoomeconomie en hoe hoger het rendement, des te lager is de E-
factor (BINAS 37H)
• Bij een rendement van 100% zonder bijproducten is de factor 0
Qfactor = vervuilingsfactor
• Niet alleen de hoeveelheid afval die ontstaat bij een proces is belangrijk, maar ook de
soort afval.
• Elke stof heeft zijn vervuilingscoëfficiënt. Water is onschadelijk en heeft als
vervuilingscoëfficiënt 0.
• Hoe giftiger de stof, hoe hoger de coëfficiënt.
, • Afhankelijk van hoeveel afval er bij een productie ontstaat moet de technoloog dus
rekening houden met de atoomeconomie, het rendement, de E-factor en de Q-factor
Grenswaarde = de maximaal toegestane hoeveelheid van een stof in mg per m 3 lucht op de
werkplek
• In Binas 97A vind je de grenswaarden van een aantal stoffen met een TGG van 8 uur
• Er is in een aantal gevallen ook een TGG van 15 minuten vastgesteld
• Stoffen die erg giftig zijn hebben een zeer kleine grenswaarde
o Eenheid: ppm (x106) of ppb (x109) ipv mg per m3
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑠𝑡𝑜𝑓 𝑋
Percentage stof X in een mengsel: ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑠𝑒𝑙 X 100%
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑠𝑡𝑜𝑓 𝑋
Promillage stof X in een mengsel: X 1000%0
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑠𝑒𝑙
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑠𝑡𝑜𝑓 𝑋
Aantal ppm stof X in een mengsel: X 106ppm
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑠𝑒𝑙
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑠𝑡𝑜𝑓 𝑋
Aantal ppb stof X in een mengsel: ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑠𝑒𝑙 X 109ppb
15.2 Energiebalans
ΔE = Ereactieproducten – Ebeginstoffen
Bij een exotherme reactie komt energie vrij, de reactieproducten hebben
minder chemische energie dan de beginstoffen
Exotherm, ΔE < 0 J
Bij een endotherme reactie wordt energie opgenomen, de
reactieproducten hebben meer chemische energie dan de beginstoffen
Endotherm, ΔE > 0 J
De vormingswarmte van een stof is de hoeveelheid warmte die vrijkomt
bij, of nodig is voor het vormen van één mol van de verbinding uit de
elementen
▪ Doormiddel van de vormingswarmte kan je de reactiewarmte berekenen
▪ De vormingswarmte van een element is nul.
▪ BINAS 57A/B
De reactiewarmte van een reactie bereken je met behulp van de reactievergelijking en de
vormingswarmten van alle stoffen uit de reactievergelijking.
▪ De reactie-energie van een chemische reactie wordt de reactiewarmte genoemd
▪ ΔE = Ereactieproducten – Ebeginstoffen
Als de fase van de stof in de reactie NIET overeenkomt met de fase in tabel 57B, dan moet je
de energie van de faseverandering ook meenemen in je balans.
In tabel 59 vind je de sublimatie- en verdampingswarmten van een aantal stoffen.
→ Als de stof condenseert in plaats van verdampt, dan draai je het teken om.
Negatief getal → de reactie is exotherm.
15.1 Atoomeconomie
Groene chemie → het streven naar verduurzaming in de chemische industrie
• Maakt processen veiliger, gebruikt duurzame grondstoffen en energie en produceert
minder afval
• Uitgangspunten groene chemie BINAS 97F
• In een productieproces wordt zoveel mogelijk gewenst product gemaakt en zo min
mogelijk afval → hoe efficiënt een productieproces is, kan je bepalen met
atoomeconomie
𝑀𝑔𝑒𝑤𝑒𝑛𝑠𝑡 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡
Atoomeconomie = x 100%
𝑀𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓𝑓𝑒𝑛
M is de molecuulmassa
Bij Mbeginstoffen moeten alle beginstoffen worden meegenomen, dus ook de ionen van
beginstoffen die niet aan de reactie deelnemen meenemen in de berekening!
Hoe groter het percentage, hoe groener de reactie.
Je kan de atoomeconomie verhogen door bijvoorbeeld stoffen terug te winnen door
elektrolyse, maar het maakt het proces niet duurzamer, want het brengt enorme
energiekosten
𝑝𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡
Rendement = 𝑡ℎ𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 X 100%
Bij een productie waar meerdere reacties na elkaar verlopen, moet je de rendementen van
alle stappen met elkaar vermenigvuldigen.
De gewenste massa bereken je theoretisch, de massa in de praktijk bepaal je experimenteel.
Je kunt je rendement verhogen door de omstandigheden aan te passen, bijvoorbeeld hogere
T of hogere P. Maar dit kost energie en dat is dus minder efficiënt.
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛𝑠𝑡𝑜𝑓−𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑔𝑒𝑤𝑒𝑛𝑠𝑡
Efactor = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑔𝑒𝑤𝑒𝑛𝑠𝑡
E-factor = Rendement en atoomeconomie wordt hierbij gecombineerd
• Hoe groter de atoomeconomie en hoe hoger het rendement, des te lager is de E-
factor (BINAS 37H)
• Bij een rendement van 100% zonder bijproducten is de factor 0
Qfactor = vervuilingsfactor
• Niet alleen de hoeveelheid afval die ontstaat bij een proces is belangrijk, maar ook de
soort afval.
• Elke stof heeft zijn vervuilingscoëfficiënt. Water is onschadelijk en heeft als
vervuilingscoëfficiënt 0.
• Hoe giftiger de stof, hoe hoger de coëfficiënt.
, • Afhankelijk van hoeveel afval er bij een productie ontstaat moet de technoloog dus
rekening houden met de atoomeconomie, het rendement, de E-factor en de Q-factor
Grenswaarde = de maximaal toegestane hoeveelheid van een stof in mg per m 3 lucht op de
werkplek
• In Binas 97A vind je de grenswaarden van een aantal stoffen met een TGG van 8 uur
• Er is in een aantal gevallen ook een TGG van 15 minuten vastgesteld
• Stoffen die erg giftig zijn hebben een zeer kleine grenswaarde
o Eenheid: ppm (x106) of ppb (x109) ipv mg per m3
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑠𝑡𝑜𝑓 𝑋
Percentage stof X in een mengsel: ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑠𝑒𝑙 X 100%
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑠𝑡𝑜𝑓 𝑋
Promillage stof X in een mengsel: X 1000%0
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑠𝑒𝑙
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑠𝑡𝑜𝑓 𝑋
Aantal ppm stof X in een mengsel: X 106ppm
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑠𝑒𝑙
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑠𝑡𝑜𝑓 𝑋
Aantal ppb stof X in een mengsel: ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑠𝑒𝑙 X 109ppb
15.2 Energiebalans
ΔE = Ereactieproducten – Ebeginstoffen
Bij een exotherme reactie komt energie vrij, de reactieproducten hebben
minder chemische energie dan de beginstoffen
Exotherm, ΔE < 0 J
Bij een endotherme reactie wordt energie opgenomen, de
reactieproducten hebben meer chemische energie dan de beginstoffen
Endotherm, ΔE > 0 J
De vormingswarmte van een stof is de hoeveelheid warmte die vrijkomt
bij, of nodig is voor het vormen van één mol van de verbinding uit de
elementen
▪ Doormiddel van de vormingswarmte kan je de reactiewarmte berekenen
▪ De vormingswarmte van een element is nul.
▪ BINAS 57A/B
De reactiewarmte van een reactie bereken je met behulp van de reactievergelijking en de
vormingswarmten van alle stoffen uit de reactievergelijking.
▪ De reactie-energie van een chemische reactie wordt de reactiewarmte genoemd
▪ ΔE = Ereactieproducten – Ebeginstoffen
Als de fase van de stof in de reactie NIET overeenkomt met de fase in tabel 57B, dan moet je
de energie van de faseverandering ook meenemen in je balans.
In tabel 59 vind je de sublimatie- en verdampingswarmten van een aantal stoffen.
→ Als de stof condenseert in plaats van verdampt, dan draai je het teken om.
Negatief getal → de reactie is exotherm.
