Chemie 7e ed - Hoofdstuk 13 - Groene chemie oefentoetsen & antwoorden

Het percentage atomen uit de beginstoffen die worden hergebruikt in de moleculen van het beoogde product. Het percentage van de theoretische opbrengst die in werkelijkheid behaald wordt.Een warmtewisselaar is een buizenstelsel waar een mantel omheen zit. De hete gassen of vloeistoffen stromen door de buizen (rood) en de koude gassen of vloeistoffen stromen langs de buizen (blauw). De warme stoffen geven zo warmte af aan de koude stoffen, waardoor de eerste afkoelt en de tweede opwarmt.Het aantal kg afval dat bij een chemische reactie ontstaat per kg product die wordt geproduceerd.De trage koolstofkringloop omvat het vormen en verbranden van fossiele brandstoffen en de snelle koolstofkringloop omvat het vormen en verbranden van biobrandstoffen. Pyrolyse is een vorm van thermolyse, want je verhit biomassa zonder dat er zuurstof aan te pas komt. Vlas is landbouwgewas dat op de weilanden kan groeien en de vezels uit vlas kunnen (na hydrolyse die gewoon door regen en vocht kan plaatsvinden) gebruikt worden als isolatiemateriaal. Doordat dit een natuurlijke grondstof is die geen niet-duurzame bewerkingen hoeft te ondergaan, mag dit een biobased grondstof genoemd worden.Door water toe te voegen ontstaat een hydrolysereactie die de ringstructuren die aan elkaar verbonden zijn door een O-atoom van elkaar splitst (hieronder omcirkeld). Een H-atoom van water maakt een binding met het O-atoom dat voor de binding zorgt. De OH van water die dan overblijft zal zich verbinden met de andere ringstructuur (hieronder weergegeven bij één binding tussen de ringstructuren, dit vindt echter plaats bij iedere binding. Bij de vorming van dit isolatiemateriaal, het laten groeien van het vlas, komt geen CO2 vrij, maar er wordt wel CO2 opgenomen om de planten te laten groeien. Om het vlas als isolatiemateriaal in te zetten, hoeven er, afgezien van de hydrolyse, geen bewerkingen plaats te vinden. Hierbij komt er dus ook geen ‘extra’ CO2 vrij. Dit zijn de redenen dat vlas als isolatiemateriaal CO2-neutraal genoemd mag worden.Voorbeelden van goede antwoorden zijn:Nummer 1: Preventie. Nummer 3: Minder schadelijke chemische productiemethoden.Bij het produceren van vlas en het gebruik als isolatiemateriaal komt geen schadelijk afval vrij. Alleen gehydrolyseerd pectine komt vrij, maar aangezien dit een natuurproduct is, is het geen schadelijk afval.Nummer 7: Gebruik hernieuwbare grondstoffen.Vlas is een hernieuwbare grondstoffen, omdat uit het vlas ook zaden geoogst kunnen worden die opnieuw kunnen worden ingezet om vlas te laten groeien.Bron: Steeds meer boeren zetten akkers vol 'planten voor de bouw' | Uit andere media | NU.nl Vlas (gewas) - Wikipedia Roten - Wikipedia Pectine - Wikipedia $C/H - verhouding = \frac{12}{20} = 0.6$Tip: Om de C/H-verhouding van een brandstof te berekenen, moet je het aantal C-atomen delen door het aantal H-atomen. In de structuurformule die is gegeven, staat ieder hoekpunt voor een C-atoom en om de covalentie kloppend te maken zijn er H-atomen gebonden die niet weergegeven zijn in de structuurformule.Hoe hoger de C/H-verhouding is, hoe meer C-atomen er zijn ten opzichte van het aantal H-atomen. Dat is gunstiger, omdat de C-atomen in een brandstof uiteindelijk zorgen voor een goede hoeveelheid energie wanneer deze wordt verbrand. Bron: Kabinet wil zeven keer zoveel groen gas, maar productie komt niet op gang | Klimaat | NU.nl Cellulose - Wikipedia C12H22O11 + H2O → 4 C3H6O3In de tekst staat genoteerd wat de molecuulformule van sacharose is: C12H22O11. Deze molecuulformule moet voor de pijl worden geplaatst, omdat sacharose wordt omgezet. Na de pijl moet melkzuur worden geplaatst, omdat dit het product is. In de tekst is alleen de structuurformule van melkzuur gegeven en dit moet dus eerst worden omgezet tot molecuulformule: C3H6O3 (tel alle aanwezige atomen van ieder soort en noteer dit achter elkaar). In de tekst staat ook beschreven dat voor deze reactie H2O nodig is, dus dit moet ook nog voor de pijl worden geplaatst. Tot slot moet de reactie kloppend worden gemaakt. Voorbeelden van een juist antwoord zijn:De OH-groep van ethyllactaat kan waterstofbruggen vormen met watermoleculen, dus is ethyllactaat mengbaar met water. Het CH3CH2-deel van ethyllactaat is hydrofoob / apolair. Ethyllactaat is dus ook mengbaar met een hydrofobe stof. De OH-groep van ethyllactaat is hydrofiel / polair. Het koolwaterstofdeel van ethyllactaat is hydrofoob / apolair. Ethyllactaat is dus zowel mengbaar met water als met een hydrofobe stof.Ethyllactaat heeft een OH-groep en een CH3CH2-deel. Ethyllactaat heeft dus een hydrofiel / polair deel en een hydrofoob / apolair deel en is dus zowel met water als met een hydrofobe stof mengbaar.Bij het vormen van een ester reageert OH van de zuurgroep met H van de alcoholgroep tot H2O. Het is voor deze opdracht in eerste instantie handig om twee moleculen melkzuur te tekenen en te omcirkelen welke delen van de moleculen met elkaar reageren:Als het H2O is gevormd, blijven de volgende (onvolledige) moleculen over:In het plaatje hierboven is te zien dat het O-atoom uit het linker molecuul een binding te kort maakt en dat het C-atoom uit het rechter molecuul ook een binding te kort maakt. Deze atomen kunnen dus met elkaar een covalente binding vormen, wat het antwoord op deze vraag vormt: Vanderwaalsbindingen / molecuulbindingen en waterstofbruggen.Vanderwaalsbindingen zijn tussen alle moleculen aanwezig van dezelfde soort (ongeacht of die polaire of apolaire moleculen zijn). Deze worden dus in ieder geval verbroken tussen moleculen die worden verdampt. Tussen moleculen ethyllactaat zijn ook waterstofbruggen mogelijk en deze worden ook verbroken wanneer het molecuul wordt verdampt.Hieronder volgt de toelichting per reactor / scheidingsruimte:R1. Er wordt gewerkt met een overmaat ethanol (1) en melkzuuroplossing (3), dus op de pijl die uit R1 komt, moeten 1 en 3 worden genoteerd. Ook ontstaat er ethyllactaat (2), dus ook dit getal moet op die pijl worden gezet. Er wordt geschreven over nevenreacties waarbij esters ontstaan (4) en omdat het gaat om een melkzuuroplossing moet er ook water (5) op die pijl worden gezet.S1. Er wordt geschreven dat water (5), ethanol (1) en ethyllactaat (2) worden verdampt en dus doorgaan naar S2. De overige stoffen die S1 in worden geleid, melkzuuroplossing (3) en esters (4), verdampen niet en worden dus opnieuw R1 in geleid. S2. Hier wordt ethyllactaat (2) als vloeistof afgescheiden, dus dit getal moet op de pijl worden geplaatst die het blokschema uit geleid wordt. De andere stoffen, water (5) en ethanol (1), worden naar S3 geleid. S3. Hier wordt water (5) afgescheiden, dus dit wordt met een pijl het blokschema uitgeleid. Ethanol (1) kan worden hergebruikt, dus daarvoor wordt een pijl van S3 naar R1 gecreëerd. $\frac{118}{90.1 + 46.1} \times 100 \% = 86.6 \%$In BINAS Tabel 37H is de formule te vinden die nodig is bij het berekenen van de atoomeconomie:$atoomeconomie = \frac{m_{product}}{m_{beginstoffen}} \times 100 \%$De massa van het product en de massa van de beginstoffen moeten uit reactie 1 gehaald worden:$C_3H_6O_3 + C_2H_6O \rightarrow C_5H_{10}O_3 + H_2O$    (reactie 1)Voor mproduct gebruik je de molecuulmassa van het product dat je beoogd te maken (en dus niet de massa van alle producten). In dit geval is dat de molecuulmassa van C5H10O3 (5 x 12,01 + 10 x 1,008 + 3 x 16,00 = 118 g mol-1).Voor mbeginstoffen gebruik je de molecuulmassa van alle beginstoffen bij elkaar opgeteld. Daarbij gaat het hier dus om de molecuulmassa van C3H6O3 (3 x 12,01 + 6 x 1,008 + 3 x 16,00 = 90,1 g mol-1) en C2H6O (2 x 12,01 + 6 x 1,008 + 16,00 = g mol-1).Voorbeelden van juiste antwoorden zijn:Bij een hoge atoomeconomie zijn de grondstoffen zo efficiënt mogelijk gebruikt.Bij een hoge atoomeconomie is er weinig verlies van beginstoffen.Bij een hoge atoomeconomie zijn er weinig afvalstoffen.Voorbeelden van juiste antwoorden zijn:Er worden plantaardige sachariden gebruikt, dus kan de fabrikant uitgangspunt nummer 7 gebruiken, omdat plantaardige sachariden te beschouwen zijn als een hernieuwbare stof.Er worden plantaardige sachariden gebruikt, dus kan de fabrikant uitgangspunt nummer 7 gebruiken, omdat melkzuur dat uit plantaardige sachariden wordt gemaakt, te beschouwen is als een hernieuwbare grondstof.Bron: Scheikunde Examen 2021-I