6.2: Synthese routes

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

6.2: Syntheseroutes

Deze les

Bespreken huiswerk

Chemische synthese

Blokschema's

Duurzaamheid

Huiswerk

Huiswerk afgelopen les

Lezen paragraaf 6.1

Maken: 3,4,8,10 en 11

Zijn hier nog vragen over?

Chemische synthese

In de chemische industrie worden er nieuwe stoffen gemaakt, door grondstoffen samen te voegen, en deze te laten reageren. Het maken van nieuwe stoffen noemen we synthese.

Wanneer er meerdere stappen nodig zijn om een synthese te voltooien spreken we over een synthese route.

Synthese van Zink

In de auto industrie wordt er veel zink gebruikt, om roest tegen te gaan. We gaan kijken naar de synthese route van zink:

Zink komt in de natuur voor als zinksulfide. Dit is een verbinding van zink en zwavel (ZnS)

Er bestaan 2 manieren om hieruit zink te winnen. 

Synthese begin

Bij beide synthese reageert zinksulfide met zuurstof, hierbij ontstaat er zinkoxide en zwaveldioxide.

Hierbij hoort de volgende reactieschema:

Zinksulfide (s) + zuurstof (g) -> Zinkoxide (s) + zwaveldioxide (g)

Vast zinksulfide (ZnS) reageert met zuurstof tot vast zinkoxide (ZnO) en zwaveldioxide gas (SO2).
Geef de reactievergelijking van deze reactie.

Reactievergelijking

De volgende reactievergelijking hoort bij deze eerste synthese stap:

2 ZnS (s) + 3 O₂ (g) -> 2 ZnO (s) + 2 SO₂

Na deze reactie kan zinkoxide op twee verschillende manieren door reageren tot puur zink.

Synthese 1

Na het vormen van zinkoxide, kan het zinkoxide met koolstof reageren. Hierbij ontstaat zuiver zink en koolstofdioxide.

Doordat deze reactie op 1300 graden celcius verloopt, is het zinkoxide vloeibaar, en verdampt zuiver zink uit het reactievat.

Hierbij hoort de volgende reactieschema:

Zinkoxide (l) + koolstof (s) -> Zink (g) + koolstofdioxide (g)

Vloeibaar zinkoxide (ZnO) reageert met vaste koolstof (C) tot zink (Zn) gas en koolstofdioxide (CO2). Geef de reactievergelijking die hier bij hoort:

Reactievergelijking Zink

De reactievergelijking die bij dit proces hoort is als volgt:

2 ZnO (l) + C (s) -> 2 Zn (g) + CO₂ (g)

Dit proces is vervolgens veranderd. Na het vormen van zinkoxide kan dit zinkoxide ook reageren met zwavelzuur. hierbij wordt er uiteindelijk zink en zuurstof gevormd.

Synthese 2

Het zinkoxide kan vervolgens reageren met een zwavelzuur (H₂SO₄) oplossing. Hierbij ontstaat er zinksulfaat (ZnSO₄) en water.

Vervolgens wordt er door elektrolyse het zinksulfaat ontleedt. Hierbij ontstaat er zuiver zink. Het sulfaat reageert met water tot zwavelzuur en zuurstof. 

Synthese Zink

Bij de eerder genoemde reacties horen de volgende reactievergelijkingen:

ZnO + H₂SO₄ -> ZnSO₄ + H₂O

en vervolgens:

2 ZnSO₄ + 2 H₂O -> 2 Zn + 2 H₂SO₄ + O₂

_{Het zwavelzuur wat bij de eerste reactie verloren gaat, komt bij de tweede reactie weer terug.}

Blokschema's

Deze twee reacties kunnen we ook weergeven in blokschema's.

In blokschema's kunnen we overzichtelijk deze gehele reactie samenvatten.

Blokschema synthese 1

Blokschema synthese 2

Groene chemie

De chemische industrie gebruikt veel stroom, en er komen vaak schadelijke afvalstoffen vrij. Doordat er steeds aandacht is voor deze schadelijke effecten, is er steeds vaker sprake van groene chemie.

Bij groene chemie is het gebruik van grondstoffen en ontstaan van schadelijke stoffen tot een minimum beperkt.

Duurzaamheid

Duurzaamheid is het voldoen aan de behoeftes van het heden, zonder dat de behoeftes in de toekomst beperkt worden.

Dit kan worden bereikt door het gebruiken van hernieuwbare grondstoffen. Dit zijn grondstoffen die je steeds opnieuw kan produceren, zodat ze niet opgaan.

Huiswerk

Lezen: paragraaf 6.2

Maken: 14, 19, 20, 21