Stof:
- H14: grootschalige productie
- H15: biochemie
H14 Grootschalige productie
Binas:
- 37H: groene chemie, formules
- 38B1: industriële chemie, grafische symbolen
- 67G1: vetten
- 67G2: vetzuren
- 97F: groene chemie, 12 principes
Voorkennis
Opdrachten: 2a, 2e, 3c
Bij een chemisch evenwicht verlopen de heen- en teruglopende reactie tegelijkertijd en
met dezelfde snelheid.
→ Een katalysator versnelt zowel de heen- en teruglopende reactie en verkort de
insteltijd van het evenwicht.
→ Bij een evenwicht bereken je de concentraties van de stoffen m.b.v. een BOEC-tabel.
VB In een vat van 5 dm3 wordt 2,80 mol NO en 4,25 mol O2 gemengd. Het onderstaand
evenwicht ontstaat: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)
a) Bereken de hoeveelheden O2 en NO2 op het evenwicht
NO O2 NO2
Begin 2,80 mol 4,25 mol O
Omgezet -1,50 mol -0,75 mol + 1,50 mol
Evenwicht 1,30 mol 3,50 mol 1,50 mol
14.1 Chemische productie en milieu
Batchproces: er wordt 1 reactor met beginstoffen gevuld, omdat er kleine
hoeveelheden van een specifieke stof nodig zijn (bijv: medicijnproductie). Dit gebeurt in
de fijnchemie.
→ Voordeel: eenmalig iets maken → de reactor is voor verschillende producten
bruikbaar
→ Nadeel: het is omslachtig en kostbaar
Continuproces: geautomatiseerde, onafgebroken productie door dezelfde installatie
(bijv: kunststofproductie).
→ Continu aan- en afvoer
In een blokschema staan stofstromen, reacties en scheidingen. Om producties
efficiënter te maken, onderzoeken ze d.m.v. blokschema’s hoe een productie
verduurzaamd kan worden.
,Groene chemie
Groene chemie draagt bij aan een duurzame ontwikkeling → bedrijven zoeken naar
productprocessie die minder belastend zijn voor het milieu → hierbij maken ze gebruik
van de 12 principes van de groene chemie (BINAS 97F):
- Zuinig omgaan met grondstoffen (2,7,8,9,11)
- Zuinig omgaan met energie (6,9)
- Zuinig omgaan met milieu (1,3,8,10,11)
- Veilige syntheseroute (4,5,12)
Cradle to cradle
Jarenlang was er circulaire economie: grondstoffen naar
producten → producten gebruiken en worden afval → bodem-,
water-, en luchtverontreiniging en een schaarste aan
grondstoffen. Dit heeft de aanzet gegeven tot de circulaire
economie.
Circulaire economie = cradle to cradle: houdt in dat alle afval
gebruikt wordt in nieuwe producten. Hierbij mag geen
kwaliteitsverlies optreden en alle restproducten moeten
herbruikt worden.
In het kort: ‘cradle to cradle’ is het vermijden van afval & het hergebruiken van stoffen.
→ opdracht: 13a
14.2 Duurzame syntheses
Het rendement geeft aan hoe efficiënt een productie is.
Het rendement van een zuivering (scheiding) Het rendement van een synthese (zelden 100%)
Bij een evenwicht gaat een reactie net zo snel naar links, als naar rechts. De
concentraties blijven gelijk met een constante K-waarde.
→ Een volumevergroting (= een drukverlaging), verschuift het evenwicht naar de kant
met de meeste deeltjes.
→ Bij een temperatuurverhoging verschuift het evenwicht naar de endotherme kant (je
stopt er energie in)
[𝐶]
𝐴 + 𝐵 ⇆ 𝐶 & 𝐾 = [𝐴][𝐵]
Atoomeconomie en E-factor
, Voor een duurzame productie is het gunstig als zoveel mogelijk atomen uit de
beginstoffen in de moleculen van het reactieproduct komen. Dan worden grondstoffen
het efficiëntst gebruikt. De atoomeconomie is een maat om dat te bepalen.
→ Je gebruikt de atoomeconomie om productiemethoden met elkaar te vergelijken.
Atoomeconomie = hoeveel procent van de
beginstoffen nuttig worden omgezet in eindproduct
→ BINAS 37H & 97F
Als atoomeconomie = 100% → alle atomen van de beginstoffen worden omgezet in
eindproduct (komt bijna nooit voor.
→ Lage atoomeconomie → er ontstaan veel
bijproducten & afval
→ Soms is het mogelijk een hogere
atoomeconomie te krijgen d.m.v. een
geschikte katalysator
VOORBEELD
Bij veel reacties ontstaat afval. De E-factor
(environmental factor) is het aantal kg afval per kg product.
Formule E-factor:
→ BINAS 37H
Lage E-factor = hoog
rendement (weinig afval &
bijproducten)
→ Hoe groter E → hoe meer
afval
Syntheseroutes vergelijken
Syntheseroutes worden met elkaar vergeleken om te onderzoeken welke manier het
meest duurzaam is. Tijdens de vergelijking wordt rekening gehouden met:
- Atoomeconomie
- E-factor
- 12 principes v.d. groene chemie
- H14: grootschalige productie
- H15: biochemie
H14 Grootschalige productie
Binas:
- 37H: groene chemie, formules
- 38B1: industriële chemie, grafische symbolen
- 67G1: vetten
- 67G2: vetzuren
- 97F: groene chemie, 12 principes
Voorkennis
Opdrachten: 2a, 2e, 3c
Bij een chemisch evenwicht verlopen de heen- en teruglopende reactie tegelijkertijd en
met dezelfde snelheid.
→ Een katalysator versnelt zowel de heen- en teruglopende reactie en verkort de
insteltijd van het evenwicht.
→ Bij een evenwicht bereken je de concentraties van de stoffen m.b.v. een BOEC-tabel.
VB In een vat van 5 dm3 wordt 2,80 mol NO en 4,25 mol O2 gemengd. Het onderstaand
evenwicht ontstaat: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)
a) Bereken de hoeveelheden O2 en NO2 op het evenwicht
NO O2 NO2
Begin 2,80 mol 4,25 mol O
Omgezet -1,50 mol -0,75 mol + 1,50 mol
Evenwicht 1,30 mol 3,50 mol 1,50 mol
14.1 Chemische productie en milieu
Batchproces: er wordt 1 reactor met beginstoffen gevuld, omdat er kleine
hoeveelheden van een specifieke stof nodig zijn (bijv: medicijnproductie). Dit gebeurt in
de fijnchemie.
→ Voordeel: eenmalig iets maken → de reactor is voor verschillende producten
bruikbaar
→ Nadeel: het is omslachtig en kostbaar
Continuproces: geautomatiseerde, onafgebroken productie door dezelfde installatie
(bijv: kunststofproductie).
→ Continu aan- en afvoer
In een blokschema staan stofstromen, reacties en scheidingen. Om producties
efficiënter te maken, onderzoeken ze d.m.v. blokschema’s hoe een productie
verduurzaamd kan worden.
,Groene chemie
Groene chemie draagt bij aan een duurzame ontwikkeling → bedrijven zoeken naar
productprocessie die minder belastend zijn voor het milieu → hierbij maken ze gebruik
van de 12 principes van de groene chemie (BINAS 97F):
- Zuinig omgaan met grondstoffen (2,7,8,9,11)
- Zuinig omgaan met energie (6,9)
- Zuinig omgaan met milieu (1,3,8,10,11)
- Veilige syntheseroute (4,5,12)
Cradle to cradle
Jarenlang was er circulaire economie: grondstoffen naar
producten → producten gebruiken en worden afval → bodem-,
water-, en luchtverontreiniging en een schaarste aan
grondstoffen. Dit heeft de aanzet gegeven tot de circulaire
economie.
Circulaire economie = cradle to cradle: houdt in dat alle afval
gebruikt wordt in nieuwe producten. Hierbij mag geen
kwaliteitsverlies optreden en alle restproducten moeten
herbruikt worden.
In het kort: ‘cradle to cradle’ is het vermijden van afval & het hergebruiken van stoffen.
→ opdracht: 13a
14.2 Duurzame syntheses
Het rendement geeft aan hoe efficiënt een productie is.
Het rendement van een zuivering (scheiding) Het rendement van een synthese (zelden 100%)
Bij een evenwicht gaat een reactie net zo snel naar links, als naar rechts. De
concentraties blijven gelijk met een constante K-waarde.
→ Een volumevergroting (= een drukverlaging), verschuift het evenwicht naar de kant
met de meeste deeltjes.
→ Bij een temperatuurverhoging verschuift het evenwicht naar de endotherme kant (je
stopt er energie in)
[𝐶]
𝐴 + 𝐵 ⇆ 𝐶 & 𝐾 = [𝐴][𝐵]
Atoomeconomie en E-factor
, Voor een duurzame productie is het gunstig als zoveel mogelijk atomen uit de
beginstoffen in de moleculen van het reactieproduct komen. Dan worden grondstoffen
het efficiëntst gebruikt. De atoomeconomie is een maat om dat te bepalen.
→ Je gebruikt de atoomeconomie om productiemethoden met elkaar te vergelijken.
Atoomeconomie = hoeveel procent van de
beginstoffen nuttig worden omgezet in eindproduct
→ BINAS 37H & 97F
Als atoomeconomie = 100% → alle atomen van de beginstoffen worden omgezet in
eindproduct (komt bijna nooit voor.
→ Lage atoomeconomie → er ontstaan veel
bijproducten & afval
→ Soms is het mogelijk een hogere
atoomeconomie te krijgen d.m.v. een
geschikte katalysator
VOORBEELD
Bij veel reacties ontstaat afval. De E-factor
(environmental factor) is het aantal kg afval per kg product.
Formule E-factor:
→ BINAS 37H
Lage E-factor = hoog
rendement (weinig afval &
bijproducten)
→ Hoe groter E → hoe meer
afval
Syntheseroutes vergelijken
Syntheseroutes worden met elkaar vergeleken om te onderzoeken welke manier het
meest duurzaam is. Tijdens de vergelijking wordt rekening gehouden met:
- Atoomeconomie
- E-factor
- 12 principes v.d. groene chemie
