Vraagbaak scheikunde
Groene Chemie opdracht
Vak
Scheikunde
Niveau
Hbo
Onderwerp
Biochemie & Life sciences
Leerjaar
1
- Dit onderwerp bevat 3 reacties, 2 deelnemers, en is laatst geüpdatet op 1 jaar geleden door Jan Wim Peters.
-
AuteurBerichten
-
DirkGast
Hallo. Wij moeten een opdracht uitvoeren over Groene Chemie en moeten de totale reactievergelijking opstellen van de volledige reactie. Het zou fijn zijn als iemand mij kan vertellen of je alleen de reacties van de eerste drie stappen moet gebruiken voor de totale reactie of ook de reactie die bij stap 5 staat vermeld. Ook moeten we een blokschema hiervan opstellen wat ik moeilijk vind. De volgende informatie wordt gegeven.
Stap 1. De synthese van cyclohexanon
Cyclohexanol reageert met behulp van een overmaat salpeterzuur tot cyclohexanon. Hierbij ontstaat ook salpeterigzuur. In molecuulformules: C6H12O + HNO3 -> C6H10O + HNO2 + H2O
Stap 2. De synthese van 1,2-cyclohexaandion
De producten en de overmaat salpeterzuur worden samen in de volgende reactor ingeleid. In deze reactor wordt het cyclohexanon omgezet in cyclohexaan-1,2-dion. In molecuulformules: C6H10O + 2 HNO3 -> C6H8O2 + 2 HNO2 + H2O
Stap 3. De synthese van adipinezuur
De producten en de overmaat salpeterzuur worden samen in de volgende reactor ingeleid. In deze reactor wordt het cyclohexaan-1,2-dion omgezet in hexaandizuur (adipinezuur). Dit gebeurt bij een hoge temperatuur in een buisreactor waarin vanadium als katalysator geadsorbeerd is aan de wand. In molecuulformules: C6H8O2 + HNO3 + H2O -> C6H10O4 + HNO2
Stap 4. Het afscheiden van onzuiver adipinezuur.
De vloeistof met salpeterzuur, salpeterigzuur en het adipinezuur met verontreinigingen wordt gefiltreerd, waarbij het onzuivere adipinezuur wordt afgescheiden. Het filtraat met HNO2 en HNO3 wordt gevoerd naar een reactor, waarin HNO2 wordt omgezet in HNO3.
Stap 5. Het terugwinnen van salpeterzuur uit salpeterigzuur
In een complex proces wordt HNO2 onder toevoer van zuurstof omgezet in salpeterzuur (HNO3) en NO volgens : 9 HNO2 + 3 O2 -> 7 HNO3 + 2 NO + H2O
Zo ontstaat er een vernuftig systeem om het product salpeterigzuur (HNO2) weer om te zetten in salpeterzuur (HNO3) en het salpeterzuur te recyclen. Het NO-gas wordt afgevangen
Stap 6.
In deze laatste stap wordt het onzuivere adipinezuur gezuiverd door een herkristallisatie.
Alvast bedankt
Yvette van RijckevorselExpertBeste Dirk,
Ik verwacht dat je alleen de totaalreactie op moet stellen voor de vorming van adipinezuur uit cyclohexanol, dus alleen van stappen 1 t/m 3. Dit omdat het terugwinnen van salpeterzuur uit salpeterigzuur een mooie manier is waarop het salpeterigzuur hergebruikt kan worden bij de vorming van adipinezuur, maar geen onderdeel is van de reactie van cyclohexanol tot adipinezuur.
Voor mij is het daarom niet logisch om stap 5 in de totaalreactie te betrekken.
De volgende werkwijze zou je kunnen helpen bij het opstellen van een blokschema:
– lijnen tussen blokken worden gebruikt voor stofstromen
– blokken worden gebruikt om een proces weer te geven, bijvoorbeeld een reactie of zuiveringsstap
1. Begin bij stap 1 van het proces, teken een blok voor dit proces en teken lijnen voor alle stoffen die worden toegevoegd. Vermeld bij iedere lijn welke stof wordt toegevoegd aan dit blok.
2. Bedenk hoeveel lijnen uit blok 1 komen. Hint: na het samenvoegen van alle stoffen, vind er dan nog een scheiding plaats in hetzelfde blok, of komen alle stoffen er als een mengsel uit? Vermeld bij de lijn weer welke stof(fen) bij de lijn horen. Vergeet niet om stoffen die in overmaat aanwezig zijn en/of verontreinigingen/bijproducten te vermelden.
3. Ga verder met stap 2 van het proces. Bedenk hoe deze gekoppeld is aan stap 1, teken hiervoor weer een blok en teken de stofstroom of stofstromen die hierin gaan en bedenk weer welke stofstroom/stofstromen eruit komen.
Ga zo verder tot je alle stappen gehad hebt.
4. Ga na of er stoffen gerecirculeerd kunnen worden. Dat wil zeggen, zijn er stoffen die ergens ontstaan en eerder in het proces gebruikt worden. Dan kun je deze stofstroom vanuit een later procesblok vast koppelen aan een eerdere stofstroom. Bedenk daarbij of je nog extra aanvoer nodig hebt van deze stof, of dat de stof in zijn geheel niet verbruikt wordt en er geen extra aanvoer nodig is.
Ik hoop dat je hiermee vooruit kunt. Lukt het niet dan horen we het graag!
Groeten,
Yvette
DirkGastOk, dus als ik de drie reacties bij elkaar optel krijg ik de totale reactie: C6H12O + 4HNO3 → C6H10O4 + 4HNO2 + H2O. Voor de atoomeconomie en E-factor heb je de massa van het gewenste product nodig. Ik weet dan niet of ik alleen de massa van C6H10O4 moet gebruiken (het doel van dit proces is om dit product te maken) of ook 4HNO2 want dit wordt geen afval maar wordt weer later gebruikt voor recirculatie. H2O weet ik vrijwel zeker dat het niet meegerekend moet worden. Daarnaast moet ik de Q-factor van het hele proces berekenen. Uiteindelijk ontstaat er NO dat erg slecht is (dus hoge Q-factor) maar dit staat dus niet in de reactievergelijking… Betekent dit dan dat de Q-factor 0 is of moet je nu wel naar alle stoffen van de reactie kijken – dus ook de stoffen die niet in de reactievergelijking staan zoals NO?
Jan Wim PetersExpertHallo Dirk,
Na lezen van jouw vraag heb ik contact gehad met Yvette over welk antwoord jou het best kan helpen. We denken dat je alle reacties erbij moet betrekken en ook het NO-gas dat wordt afgevangen. In de industrie lozen ze dat niet zomaar in de lucht; er kan weer HNO3 van gemaakt worden. Kun je zelf deze vergelijking opstellen? Als je alles optelt, kom je tot een verrassende conclusie!
Succes en groet,
Jan Wim Peters
-
AuteurBerichten
Bekijk ook eens