Samenvatting hoofdstuk 13 en 14

13.1
Omkeerbare reactie: de stof die gevormd wordt kan weer worden omgezet in de beginstof. In veel omkeerbare reacties bepaald de temperatuur in welke richting de reactie gaat. Een omkeerbare reactie geef je aan met een dubbele pijl.

Evenwichtstoestand: de evenwichtstoestand is het moment dat een deel van de heengaande reactie bezig is en een deel van de teruggaande reactie. Hierdoor krijg je een evenwichtstoestand waarin bijvoorbeeld de kleur een mengsel is van beide reacties. Dus bijvoorbeeld bij blauw en rood is de evenwichtstoestand paars.

Je kunt op 2 manieren beschrijven wat er in het mengsel gebeurd als de temperatuur constant blijft.

1) Er treden geen reacties meer op. (Staisch evenwicht)
2) Er vinden per seconde evenveel reacties heen als reacties terug plaats. Netto blijft de concentratie van zowel de heengaande als de teruggaande reactie constant. (Dynamisch evenwicht).

Een dynamisch evenwicht kun je je als volgt voorstellen: fietsers op rotonde, er gaat er 1 weg en tegelijk komt er 1 bij enz. In een dynamisch evenwicht geldt:
1) de snelheid waarmee B wordt gevormd is even groot als de terugvorming van B naar A.
2) zowel stof A als stof B zijn altijd aanwezig.
3) de concentraties van A en B veranderen daarbij niet.

13.2
Instellen van evenwicht: de evenwichtstoestand kun je weergeven in een evenwichtsdiagram. Hierin kun je de evenwichtsconcentraties en de insteltijd aflezen. De insteltijd is de tijd die nodig is om het evenwicht te vormen. Als de curves in het evenwichtsdiagram horizontaal gaan lopen is het evenwicht bereikt.

Concentraties bij evenwicht berekenen: voor de berekening van de concentratie in een evenwicht gebruik je de BOE-tabel (Begin, Omzetting en Evenwicht). Je vult eerst de bekende getallen in en daarmee kun je de andere, onbekende, getallen uitrekenen. VB: N2(g) + 3 H2(g) <> 2 NH3(g) in een vat van 1dm3. Dan blijkt er 0,30 mol ammoniak aanwezig te zijn.
V= 1.0 dm3 [N2] [H2] [NH3]
B 1,0 3,0 0
O -0,15 -0,45 +0,30
E 0,85 2,55 0,30

Uitwerking: de 0,30 mol ammoniak zet je bij E. Hierdoor weet je dat er dus +0,30 mol is bijgekomen. Dit zet je bij de O neer. Door middel van verhoudingen kun je berekenen wat de andere O’s zijn. 2 mol NH3 is gelijk aan 1 mol N2 dus 0,30/2. 2 mol NH3 is ook gelijk aan 3H2 dus dan doe je 0,30/2*3. Je weet dat er 0,30 is bijgekomen dus bij de anderen moet de concentratie omlaag vandaar de -. Dan reken je de E’s uit dmv van elkaar af halen, dus B-O=E en in geval van de laatste uitrekenen doe je B+O=E.
Verstoring van een evenwicht: als je een van de reagerende stoffen in een evenwicht toevoegt of wegneemt verstoor je het evenwicht. Uiteindelijk zal er weer een nieuw evenwicht gevormd worden.
Aflopende reacties: een aflopende reactie schrijf je met een enkele pijl en is een reactie waarbij er niet genoeg stof is om ook weer terug te reageren. Uiteindelijk zal er dus geen teruggaande reactie meer plaatsvinden.

13.3
Zuren: alle oplossingen met een PH lager dan 7 zijn zuur. Een zure oplossing ontstaat als je een zuur in water oplost. In een zure oplossing komen H+ (aq) ionen voor.

Zuursterkte: als je een zuur in water oplost kunnen verschillende zuren een andere PH waarde hebben. Dit betekent dat de concentratie van de H+ ionen niet gelijk is. Hoe hoger de concentratie van H+ ionen, hoe meer vrije ionen er bestaan en dus hoe beter de stroomgeleiding.

Als je een zuur in water brengt gebeuren er 2 dingen: 1) oplossen. 2) ioniseren. VB: HCl(g) in water oplossen.

1) HCl (g)>HCl(aq).
2) HCl(aq)>H+(aq) + Cl- (aq).

Deze 2 stappen kun je samenvoegen tot 1: HCl(g)>H+(aq) + Cl-(aq). Uit 1 mol HCl ontstaat 1 mol H+ en 1 mol Cl-. Een zuur dat na oplossen volledig geioniseerd is heet een sterk zuur. Sterke zuren zijn aflopende reacties. Een zwak zuur is daarentegen een evenwichtsreactie. De 2e stap, de ionisatie, gaat nu niet volledig omdat er zich een evenwicht ontstaat. Of een zuur sterk of zwak is kun je opzoeken in BINAS 49. De zuren staan gerangschikt naar afnemende zuursterkte. Linksboven staan de sterke zuren, tot en met H3O+ zijn sterk. Daaronder is zwak en is dus een evenwichtsreactie. HANDIG: HCl, HNO3, H2SO4 zijn sterke zuren.

Notatie van een zure oplossing: de notatie voor sterke en zwakke zuren verschilt. Sterke zuren zoals HCl hebben alle H+ en zuurrestionen afgesplitst. Daarom schrijf je het als H+(aq) + Cl-(aq) dus in een sterk zuur (HZ) is de notatie: H+(aq) + Z- (aq). In zwakke zuren is niet alles afgesplitst en daarom noteer je het als HZ(aq).

13.4
Sterke en zwakke basen: alle basische oplossingen voelen zeepachtig aan, de PH is hoger dan 7 en in de basische oplossing komen OH-(aq) ionen voor. Een base is een deeltje dat een H+ ion kan opnemen. Een sterke base heeft net als een sterk zuur een aflopende reactie bijvoorbeeld O2- oplossen in water geeft: O2-(aq) + H2O(l) > 2 OH-(aq). Een zwakke base geeft een evenwicht omdat niet alle H+ deeltjes worden opgenomen.

14.1
Etheen en chlooretheen: Om beter te begrijpen wat er tijdens een industrieel proces gebeurt, gebruik je een blokschema. In die blokken staan de reacties/scheidingsmethodes, daartussen staan de stofstromen aangegeven met pijlen. Een katalysator wordt aangegeven met een kruis door de reactor heen. Bij het opstellen van een blokschema gebruik je BINAS38B1. In BINAS38B1 staat een overzicht van de gebruikte symbolen in de industriële chemie.

14.2
Standaard blokschema;

14.4
Volledig blokschema met etheen en chloor voor de vorming van 1,2-dichloorethaan.
Batchproces en continu proces: in de bulkchemie (stoffen worden op grote schaal gemaakt) gebruik je een continu proces. De grondstoffen komen binnen en de producten gaan weer weg. In de fijnchemie (stoffen worden op kleine schaal en in kleine hoeveelheden gemaakt) gebruik je het batchproces, hier worden stoffen in kleine porties geproduceerd.
Scheiding bij industriële stoffen: de scheidingsmethoden die je moest leren in de 3e worden ook gebruikt in de industriele chemie, maar dan op grote schaal
Methode Berust op Voorbeeld
Filtreren: Verschil in grootte van (onoplosbare) deeltjes Drinkwater zuiveren met een zandfilter
Centrifugeren: Verschil in dichtheid Scheiding van 235UF6(g) en 238UF6(g) via een ultracentrifuge
Destilleren: Verschil in kookpunt Winning van benzine uit aardolie
Extraheren (wassen): Verschil in oplosbaarheid Winning van suiker uit suikerbieten
Adsorberen: Verschil in aanhechting Verwijderen van gemorste olie op zee met speciale doeken
Bezinken: Verschil in dichtheid en verschil in kookpunt Bezinken van slib tijdens de zuivering van water
Indampen (kristallisatie): Verschil in kookpunt Winning van zout uit pekel.

14.2
Polyvinylchloride: PVC (polyvinylchloride) wordt gevormd door additieven, chlooretheen en water. Door de polymerisatie (in dit geval polyadditie) springen de dubbele bindingen open waarna de monomeer moleculen aan elkaar koppelen. Dit is een exotherm proces en daardoor dient het water als koelmiddel. Door hard te roeren ontstaan er kleine druppels chlooretheen in water. In die druppels vindt dan de polymerisatie plaats.

lokschema PVC: additieven, chlooretheen, water > polymerisatie > strippen (verwijderen kleine hoeveelheden monomeer) > chlooretheen wordt steeds hergebruikt tussen polymerisatie en strippen > drogen > PVC, water.

PVC voorwerpen maken: PVC (thermoplast, wordt zacht bij verwarmen) komt voor in granulaat (kleine korreltjes). Voorwerpen worden gemaakt door middel van spuitgieten, extruderen, blazen of vacuumtrekken. Spuitgieten is het smelten van granulaat tot een stroperige massa en dit wordt dan in een matrijs (aka mal) gespoten om de gewenste vorm te krijgen. Bij extruderen wordt het granulaat eerst ook verwarmd en vervolgens wordt het in een bepaalde vorm geperst. Blazen wordt vooral gebruikt bij flessen door lucht in een hoeveelheid zacht PVC tegen de matrijswand te blazen. Als laatste kun je ook een zacht polymeer op een mal leggen en vervolgens de lucht eronder wegzuigen zodat de vorm wordt vacuumgetrokken.

Plasticafval: plastic afval wordt op verschillende manieren verwerkt.
1) weggooien, dit is slecht voor het afvalprobleem. Het plastic komt op de vuilnisbelt waar het nauwelijks verteerd word. Veel kunststoffen worden namelijk niet door water, licht, lucht of chemicaliën aangetast.
2) Vaak wordt afval verbrand. Hierbij komen veel schadelijke stoffen vrij, vooral als de kunststoffen chloor- of zwavelatomen bevatten.
3) Voorwerpen van thermoplasten kun je na inzamelen recyclen.

14.3
Groene chemie: vroeger stootten bedrijven veel slechte stoffen uit voor het milieu. Vreemde geuren, gekke kleuren en het dumpen van afvalstoffen werd vaak in het nieuws gebracht. Tegenwoordig werken bijna alle bedrijven volgens de 12 principes van de groene energie BINAS97F.

Groene productie chlooretheen: de productie van chlooretheen is totaal niet groen! Voor het maken van PVC zijn de giftige stoffen chloor en waterstofchloride nodig. Ook etheen is niet natuurlijk want dit ontstaat na het kraken van aardolie. Na de productie van PVC is maar 55% van de benodigdheden echt tot PVC gebruikt. De rest zijn afvalstoffen. Fabrieken moeten daar de zuren en koolwaterstoffen uit verwijderen voordat het de fabriek mag verlaten.

Atoomeconomie: optimale atoomeconomie houdt in dat in het eindproduct zoveel mogelijk atomen van de in het proces gebruikte grondstoffen bevat. BINAS37H en BINAS97F gebruiken voor atoomeconomie.

Uitrekenen atoomeconomie:
1) geef de kloppende reactievergelijking.
2) bereken van alle beginstoffen en het reactieproduct de molaire massa.
3) bereken de atoomeconomie: massa product / massa beginstoffen * 100%.