H15.3 les 3 Atoomeconomie & E-factor

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

les 3  atoomeconomie & E-factor

Hoe bereken je welk proces "groener" is?

VWO6 NOVA H15.3

Leerdoelen

Je kunt van een proces 

• de atoomeconomie berekenen
• de E-factor berekenen

Deze factoren geven aan hoe duurzaam een proces is

Atoomeconomie

Bij een chemische reactie hergroeperen de atomen tot moleculen van nieuwe stoffen. Voor een duurzaam proces is het de bedoeling dat zoveel mogelijk atomen van de beginstoffen gebruikt worden voor het gewenste reactieproduct. Je wilt zo min mogelijk atomen "verliezen" aan restproducten (afval).

Voorbeeld

glucose    -->    melkzuur

C6H12O6  --> 2 C3H6O3

Bij deze reactie worden alle atomen van de beginstof gebruikt voor het reactieproduct. De atoomeconomie is 100%. 

Atoomeconomie berekenen

Deze formule om de atoomeconomie te berekenen vind je in 

Binas 37H en op blz 157 in je boek

LET OP: met massa wordt hier bedoeld: molaire massa

Wat is juist over de atoomeconomie van ijzerchloride in de volgende reactie

2Fe+3Cl​2​​→2FeCl​3​​

1. groter dan 100%
2. gelijk aan 100%
3. kleiner dan 100%

Wat is juist over de atoomeconomie van alcohol in de volgende reactie

C​6​​H​12​​O​6​​→2C​2​​H​6​​O+2CO​2​​

C​2​​H​6​​O

Alcohol = 

1. groter dan 100%
2. gelijk aan 100%
3. kleiner dan 100%

Leerdoelcheck (in je schrift)

Bereken de atoomeconomie van de vorming van de ester van ethanol en ethaanzuur

stap 1 : reactie

vergelijking

stap 2: Mbeginstoffen

en Mproduct

stap 3: atoomeconomie

Meer uitleg nodig?

In dit filmpje wordt uitgelegd hoe je de atoomeconomie berekent.

Bereken atoomeconomie voor chloor in de volgende reactie:

2AgCl→Cl​2​​+2Ag

1. 50%
2. te weinig tijd
3. 24,7%
4. Ik weet niet hoe

E-factor

= Environmental factor

= een maat voor de hoeveelheid afval die bij een proces ontstaat 

Gebruikt om te vergelijken hoe groen processen zijn.

E-factor

Afval =  alles wat na het proces overblijft en niet het gewenste product is

Dit is afhankelijk van

• atoomeconomie: hoeveel atomen uit beginstof komen in gewenst product? nevenproducten = afval
• rendement: hoeveel % van de beginstof wordt efficiënt omgezet? beginstof die verloren gaat = afval

Weet je het nog?

De formules om
 het rendement en
 de atoomeconomie
 te berekenen vind je in
 Binas tabel 37 H

Atoomeconomie berekenen

Rendement berekenen

Berekening:

• gegeven: 1000 ton cyclopentanon
• theoretische opbrengst: 1143 ton ethyleencyclopentaan
• praktische opbrengst: 892 ton ethyleencyclopentaan
  (dus de opbrengst die in de fabriek wordt verkregen)

Klik hier voor berekening van de theoretische opbrengst

Bereken de atoomeconomie voor
de productie van ijzer volgens deze reactie.

Fe​2​​O​3​​+3CO−>2Fe+3CO​2​​

weet je het nog? atoomeconomie

Bereken de atoomeconomie voor de productie van ijzer volgens deze reactie:

Fe​2​​O​3​​+3CO−>2Fe+3CO​2​​

Afval door verlies aan atomen

Bij de productie van Fe uit Fe₂O₃ komt dus maar zo'n 45% van de atomen terecht in het gewenste product.

De overige atomen dragen bij aan de E-factor

Zij worden gezien als verlies of afval

weet je het nog? rendement

Uit 10 ton ijzer(III)oxide ontstaat 5670 kg ijzer volgens onde deze reactie:

Bereken het rendement

Fe​2​​O​3​​+3CO−>2Fe+3CO​2​​

Uit 10 ton ijzer(III)oxide ontstaat 5670 kg ijzer
volgens onderstaande reactie.
Bereken het rendement

Fe​2​​O​3​​+3CO−>2Fe+3CO​2​​

afval door laag rendement

Bij de productie van Fe uit Fe₂O₃ wordt maar 81% van het Fe₂O₃ omgezet. 

De overige 19% van Fe₂O₃ wordt niet omgezet en draagt bij aan de E-factor. Deze hoeveelheid Fe₂O₃ is verlies

verlies aan atomen en beginstof combineren in één berekening:

zó bereken je de E-factor

gebruik hierbij de molaire massa's van de stoffen (M) en het rendement:

                                                  M_beginstoffen - rendement x M_{gewenst product} 

                             E-factor =

                                                                    rendement x M_{gewenst product}

Bereken de E-factor voor deze reactie met een rendement van 81% :

Fe​2​​O​3​​+3CO−>2Fe+3CO​2​​

E-factor berekenen

In Binas 37H vind je de formule om de E-factor te berekenen:

In deze berekening worden atoomeconomie én rendement gecombineerd.
Op de volgende dia's wordt de berekening voorgedaan.

Daarna volgt een filmpje waarin wordt uitgelegd hoe je de E-factor kunt uitrekenen met deze formule.

E-factor berekenen

E-factor en afval

Met de E-factor bepaal je dus hoeveel niet-nuttig product er ontstaat. Voor het gemak wordt dit "afval" genoemd. Maar een proces met een hoge E-factor hoeft niet altijd slecht te zijn voor het milieu. Bij de vorming van esters is het andere reactieproduct water. Dit is niet milieubelastend, maar draagt wel bij aan de E-factor. Voor een groener proces is dus niet alleen de hoogte van de E-factor, maar ook het soort afval belangrijk.

eigen werk

Leren: H15.3 (NIET tabellen!)

Bestuderen: voorbeeldopdracht 3, 4, 5

Maken:

Les 3: 20 24 29

Les 4: 23 25