H15: Groene chemie
15.1 Atoomeconomie
Deze paragraaf gat vooral over de atoomeconomie en het rendement. Je wilt zo duurzaam mogelijk
iets gaan maken.
mgewenst product
De formule voor atoomeconomie = 100%
mbeginstoffen
We gaan 2x zink maken met 2 verschillende processen.
proces 1
4 ZnO + CH4 → 4 Zn + CO2 + 2 H2O
We gaan nu van elk molecuul heel gemakkelijk de molecuulmassa berekenen. 4 x ZnO heeft een
massa van 325,52 u en methaan heeft een massa van 16,042 u. We willen weten wat de atoom
economie is van zink in deze reactie. De molecuulmassa van 4 x Zn = 261,52 u
261,52
100% = 76,566 % , dus 23,4 % afval
325,52 16, 042
proces 2
ZnO + CO → Zn + CO2
We gaan nu van elk molecuul heel gemakkelijk de molecuulmassa berekenen. ZnO heeft een massa
van 81,38 u en CO heeft een massa van 28,010 u. We willen weten wat de atoom economie is van
zink in deze reactie. De molecuulmassa van Zn = 65,38
65,38
100% = 59,77% ,dus 40,2 % afval
81,38 28, 010
proces 1 is dus groener dan proces 2.
Maarr……. Bij de vorige reacties zijn we eigenlijk uitgegaan van 100% rendement. Dus dat alles zou
reageren zonder afval.
Berekenen van het rendement
4 ZnO + CH4 → 4 Zn + CO2 + 2 H2O
Bij deze reactie moeten we eerst de theoretische opbrengst berekenen. Deze kun je berekenen door
de standaard stappen te volgen.
Stel we laten 651 gram ZnO reageren:
, 1. We delen die 651 gram door de molecuulmassa van (1x) ZnO
2. Vervolgens doen we deze waarde x 1 vanwege verhouding 4 : 4
3. tot slot die hoeveelheid x de molecuulmassa van zink
Dan zou er 523 gram zink ontstaan bij een rendement van 100%
Maar het rendement van een proces kan verschillen. Neem als rendement nou 70%, dan komt er
maar 0,7x523 = 366,1 gram
E-factor en Q-factor
De E-factor is de hoeveelheid afval die ontstaat t.o.v. de hoeveelheid stof die je wilt produceren
4 ZnO + CH4 → 4 Zn + CO2 + 2 H2O
Stel rendement is 70% Er wordt zink gemaakt, dus 0,7 x 261,52 (praktisch verkregen)
afval = beginstoffen -gewenst product = afval
Dus (352,52 + 16,042) – 183,06 = 158,50
Dus E-factor = 158,50/183,06 = 0,86580
Hoe kleiner de E-factor hoe beter het is.
De Q-factor geeft de mate van giftigheid aan voor het milieu. (vervuilingscoëfficient)
Water heeft een Q = 0, niet giftig
NaCl = 1
Giftige stoffen Q = 100 – 1000
TGG-waarde berekenen
Gebruik BiNaS tabel 97A.