Les 2 - H7.3

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

H7 - Duurzaamheid

Planning

• Opdrachten bespreken

• Leerdoelen

• Uitleg §7.3

• Aan de slag

Opdrachten bespreken

Pak de opdrachten / het huiswerk erbij:

Kort bespreken nodig?

• Opdracht 5 d + e

Leerdoelen

Na deze les weet ik...:

• wat er met 'duurzaamheid' bedoeld wordt
• wat er met groene chemie bedoeld wordt

Na deze les kan ik...:

• de atoomeconomie berekenen
• het rendement berekenen

Uitleg §7.3 Duurzame ontwikkelingen

• Duurzaamheid: rekening houden met de behoeften in het heden, zonder de behoeften van toekomstige generaties in gevaar te brengen. 
• Duurzame grondstof: je kan hem op korte termijn steeds opnieuw produceren

Uitleg §7.3 Recycling

• Recyclen: afval op een nuttige manier te gebruiken in een product of productieproces.
• Cradle-to-cradle: elke grondstof moet na gebruik in het ene product weer nuttig gebruikt kunnen worden in een ander product, zonder verlies van kwaliteit. 

Recycling

• Downcyclen: Als de kwaliteit achteruit gaat omdat het te duur is of technisch niet mogelijk om weer de oorspronkelijke grondstof van te maken
• Upcyclen: Als de gerecyclede grondstof van gelijke kwaliteit is, of zelfs beter dan de oorspronkelijke grondstof

Groene chemie

• Het toepassen van duurzame ontwikkelingen, zoals recyclen, op chemische processen leidt uiteindelijk ook tot een 'groene' chemie

• Zie BINAS 97F

Atoomeconomie

• Een manier om te berekenen hoe duurzaam een reactie is, is de atoomeconomie.
• De atoomeconomie geeft aan welk deel van de moleculen van de beginstoffen in het gewenste reactieproduct terecht komen.
• Het doel hier is 100%
• Formule:

Atoomeconomie - rekenvoorbeeld

• Ethanol wordt gemaakt via de volgende reactie:

• Bereken de atoomeconomie van de vorming van ethanol via deze reactie. Gebruik onderstaande formule:

C​6​​H​12​​O​6​​→2C​2​​H​6​​O+2CO​2​​

Atoomeconomie - rekenvoorbeeld

=​1⋅180,16​​2⋅46,069​​⋅100%

≈51,14%

Productie van ammoniak

Er zijn verschillende manieren waarop je ammoniak (           ) kunt maken:

                       (1) 

                       (2)

                       (3)

Welk proces is het "best" ?

NH​3​​

Atoomeconomie

• (3)                                                                        Deze reactie!

• Alle atomen uit de beginstoffen komen voor in het gewenste product. Er zijn dus geen bijproducten. Dit proces is het meest duurzaam / "groen".
• Alle atomen van alle beginstoffen komen "terecht" in het gewenste product.
• Je kunt dan zeggen dat dit proces een atoomeconomie heeft van 100%

Atoomeconomie

• Synthese van ammoniak: 
• Atoomeconomie = 100%, want alle atomen uit de grondstoffen komen terecht in het gewenste eindproduct!
  

• Bij de berekening van de atoomeconomie ga je er van uit dat een reactie 100% verloopt
  
• Dit is vrijwel nooit zo (o.a. door evenwichten = §7.4 + §7.5)
  
• Rendement ammoniaksynthese: 15%
  

Atoomeconomie - zelf proberen

Het zout koper(II)chloride: CuCl₂ kan gemaakt worden via volgende reactie:

De atoomeconomie van deze reactie is 88%.

a. Toon aan dat dit gegeven klopt.

Koper(II)chloride kan ook gemaakt worden door koper(II)carbonaat te reageren met waterstofchloride. Hierbij ontstaan water en koolstofdioxide als bijproducten

b. Geef de reactievergelijking.

c. Bereken de atoomeconomie van koper(II)chloride bij de reactie van b. (heel percentage)

d. Verklaar het verschil in atoomeconomie in beide reacties. Welke reactie is duurzamer?

Atoomeconomie - zelf proberen

a. 

b. 

c. 

d. Bij de tweede reactie is de atoomeconomie lager, omdat er één extra bijproduct is (CO2) en er evenveel CuCl2 gevormd wordt. Omdat reactie 1 een hogere atoomeconomie heeft, is  reactie 1 duurzamer.

​79.545+(2⋅36.461)​​1⋅134.45​​⋅100%=88%

CuCO​3​​+2HCl→CuCl​2​​+H​2​​O+CO​2​​

​123.56+(2⋅36.461)​​1⋅134.45​​⋅100%=68%

Rendement

• Vergelijking theoretische opbrengst met de praktische opbrengst
  
• Theoretische opbrengst bereken je m.b.v. molrekenen en de reactievergelijking
  
• Praktische opbrengst bepaal je experimenteel
  

• Het gaat hierbij alleen om het gewenste product
  

* Te berekenen uit de reële opbrengst

Rendement - rekenvoorbeeld

• Synthese SO2 uit zwavel: S + O2 → SO2
• Atoomeconomie = 100 %
  

• Als uit 12 g zwavel 21 gram zwaveldioxide wordt geproduceerd, wat is dan het rendement?
  

Rendement - rekenvoorbeeld

• 12 g komt overeen met n = 12/32,06 = 0,37 mol S
  

• S : SO₂ = 1 : 1, dus ook 0,37 mol SO₂ ontstaan
  

• Dit komt overeen met 0,37x64,06 = 24 g SO₂
  

• Het rendement is dan (21/24) x 100% = 88%
  

Aan de slag 

• Doorlezen §7.3
• Maken:
  

      * §7.3 => opdr. 25, 27, 28,    

      * §7.1 => opdr. 4, 5, 8

      * §7.2 => opdr. 15, 16, 17

 

• Fluisterend overleggen met buur of werken met muziek
  

• Vraag? Steek je hand op
• Af? => Geen huiswerk