Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RFDwGyD1vIJ891

Ćwiczenie 1

RPYbQlALAoss51

Ćwiczenie 2

Ćwiczenie 3

Wybierz, która z poniższych reakcji jest reakcją zgodną z zasadami zielonej chemii. Odpowiedź uzasadnij.

Wybierz, która z opisanych reakcji jest reakcją zgodną z zasadami zielonej chemii. Odpowiedź uzasadnij.

RYQqPtW4F5cKD

Ilustracja przedstawiająca dwa równania reakcji. Pierwsze równanie. Cztery cząsteczki CH3OH, dodać dwie cząsteczki tlenku węgla(<math aria‑label="dwa">II) CO, dodać cząsteczkę O2. Strzałka w prawo, nad strzałką zapis "katalizator", za strzałką dwie cząsteczki zbudowane z atomu węgla połączonego za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązań pojedynczych z dwiema grupami OCH3. Dodać dwie cząsteczki wody H2O. Drugie równanie. Cząsteczka zbudowana z atomu węgla połączonego za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązań pojedynczych z dwoma atomami chloru. Dodać dwie cząsteczki CH3OH. Strzałka w prawo, za strzałką cząsteczka zbudowana z atomu węgla połączonego za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązań pojedynczych z dwiema grupami OCH3, dodać dwie cząsteczki HCl. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RzGRtS4tkS4gC

Zgodnie z zasadą $4$ , mówiącą o tym, że należy projektować chemikalia w taki sposób, aby były one mniej szkodliwe, ale zachowywały swoje funkcje, trzeba unikać toksycznych produktów ubocznych reakcji.

Reakcja nr $1$

W reakcji pierwszej, jako produkt uboczny, otrzymuje się nietoksyczną wodę. Substraty nie zawierają atomów fluorowców. W przypadku drugiej reakcji jednym z produktów ubocznych jest silnie toksyczny chlorowodór. Dodatkowo w pierwszej reakcji zastosowano katalizator, a zatem ilość energii potrzebnej do przeprowadzenia tej reakcji została zredukowana, a reakcja przebiega szybciej.

Ćwiczenie 4

Wybierz, która z metod syntezy kwasu mlekowego (kwas $2$ -hydroksypropanowy) jest zgodna z zasadami zielonej chemii. Odpowiedź uzasadnij.

Metoda $1$ :

RofTKTNH11Hf6

Ilustracja przedstawia schemat reakcji chemicznych. Dwie cząsteczki o wzorze dwa atomy węgla połączone wiązaniem podwójnym, każdy z nich łączy się z dwoma atomami wodoru. Dodać cząsteczkę tlenu dają cząsteczkę o wzorze: atom węgla połączony wiązaniem podwójnym z atomem tlenu oraz wiązaniami pojedynczymi z atomem wodoru oraz z grupą metylową. Strzałka w dół, obok strzałki cząsteczka HCN, za strzałką cząsteczka zbudowana z atomu węgla połączonego za pomocą wiązań pojedynczych z atomem wodoru, grupą hydroksylową, grupą CN oraz grupą metylową. Strzałka, nad strzałką kwas siarkowy<math aria‑label="sześć">VI oraz woda. Za strzałką cząsteczka zbudowana z atomu węgla połączonego za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązań pojedynczych z grupą hydroksylową oraz z atomem węgla, który to podstawiony jest - atomem wodoru oraz grupami hydroksylową i metylową. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Metoda $2$ :

RY8WyGlGDBWlL

Ilustracja przedstawia równanie reakcji. Cząsteczka skrobi o wzorze C6H10O5n. Strzałka w prawo, nad strzałką zapis "fermentacja". Za strzałką n cząsteczek zbudowanych z atomu węgla połączonego za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązań pojedynczych z grupą hydroksylową oraz z atomem węgla, który to podstawiony jest - atomem wodoru oraz grupami hydroksylową i metylową. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1K2Qey9rzWPM

Metoda nr $2$

W metodzie numer $2$ wykorzystuje się skrobię (nietoksyczna dla środowiska, biodegradowalna), będącą substancją pochodzenia naturalnego. W wyniku jednoetapowego procesu fermentacji otrzymuje się produkt. W metodzie numer $1$ synteza jest trójetapowa, ponadto wykorzystuje się w niej substancje toksyczne i szkodliwe (cyjanowodór $HCN$ , kwas siarkowy( $VI$ )).

RiuKBHlnodS2U2

Ćwiczenie 5

Ćwiczenie 6

Czynnik środowiskowy ( $E$ ) określa wpływ odpadów powstających w czasie reakcji na efektywność procesu tworzenia pożądanego produktu. Oblicz, ile wynosi ten czynnik dla poniższej reakcji:

A \overset{kat .}{\to} P + B wydajność 100 %

M_{A} = 482 \frac{g}{mol}

M_{kat .} = 270 \frac{g}{mol}

M_{P} = 275 \frac{g}{mol}

M_{B} = 207 \frac{g}{mol}

wiedząc, że produkt $B$ jest produktem ubocznym tej reakcji. W reakcji użyto $1$ mol związku $A$ .

RLKMfnMwlhmF5

$E$ jest to stosunek masy odpadów do masy produktów. Katalizator nie jest zużywany w trakcie reakcji.

E = \frac{masa odpadów}{masa produktów}

W reakcji:

A \overset{kat .}{\to} \underset{produkt}{P} + \underset{odpad}{B}

E = \frac{207 \frac{g}{mol}}{275 \frac{g}{mol}} = 0,753

Ćwiczenie 7

Ekonomia atomu ( $A E$ ) mówi o tym, jak duża część atomów tworząca substraty weszła w skład powstałych produktów docelowych. Wiedząc, że w poniższej reakcji produkt $D$ jest produktem ubocznym, wyznacz $A E$ tej reakcji:

A + B \overset{kat .}{\to} C + D

M_{A} = 32 \frac{g}{mol}

M_{B} = 93 \frac{g}{mol}

M_{C} = 100 \frac{g}{mol}

M_{D} = 25 \frac{g}{mol}

RQHHle8eaK6mo

Wzór na $A E$ :

A E = \frac{M (produktu)}{\sum_{} M (substratów)}

gdzie $M$ – masa molowa

A E = \frac{M_{C}}{M_{A} + M_{B}} = \frac{100 \frac{g}{mol}}{32 \frac{g}{mol} + 93 \frac{g}{mol}} = 0,8

Ćwiczenie 8

Produkt $X$ można otrzymać w dwóch różnych reakcjach chemicznych. Pozostałe produkty tych reakcji to produkty uboczne. Dla każdej z nich oblicz, jaka część atomów substratów weszła w skład pożądanego produktu ( $A E$ ) oraz jaki jest stosunek masy powstających odpadów do powstających produktów ( $E$ ). Która z reakcji jest bardziej zgodna z zasadami zielonej chemii? W obliczeniach przyjmij, że do każdej z reakcji użyto $1$ mola każdego z substratów oraz że wydajność reakcji to $100 %$ . Odpowiedź uzasadnij.

A + B + C \to X + W wydajność 100 %

M_{A} = 206,3 \frac{g}{mol}

M_{B} = 164,2 \frac{g}{mol}

M_{C} = 93,1 \frac{g}{mol}

M_{X} = 239,3 \frac{g}{mol}

M_{W} = 224,3 \frac{g}{mol}

B + C \overset{kat .}{\to} X + Z

M_{B} = 164,2 \frac{g}{mol}

M_{C} = 93,1 \frac{g}{mol}

M_{X} = 239,3 \frac{g}{mol}

M_{Z} = 18,0 \frac{g}{mol}

R1UlmDEEFcrVU

Wzór na $E$ :

E = \frac{masa odpadów}{masa produktów}

Wzór na $A E$ :

A E = \frac{M (produktu)}{\sum_{} M (substratów)}

Pożądane wartości dla $E$ to $0$ , dla $A E$ to $1$ .

E = \frac{M_{W}}{M_{X}} = \frac{224,3 \frac{g}{mol}}{239,3 \frac{g}{mol}} = 0,94

A E = \frac{M_{X}}{M_{A} + M_{B} + M_{C}} = \frac{239,3 \frac{g}{mol}}{206,3 \frac{g}{mol} + 164,2 \frac{g}{mol} + 93,1 \frac{g}{mol}} = 0,52

E = \frac{M_{Z}}{M_{X}} = \frac{18,0 \frac{g}{mol}}{239,3 \frac{g}{mol}} = 0,08

A E = \frac{M_{X}}{M_{B} + M_{C}} = \frac{239,3 \frac{g}{mol}}{164,2 \frac{g}{mol} + 93,1 \frac{g}{mol}} = 0,93

Porównując obie reakcje, możemy zauważyć, że reakcja druga jest zgodna z zasadami zielonej chemii, ponieważ:

w reakcji tej wykorzystuje się katalizator;
$A E$ jest bliskie $1$ ;
$E$ jest bliskie $0$ – przez co nie produkuje się dużej ilości odpadów.

W przypadku reakcji pierwszej możemy zauważyć niską wartość $E$ , co świadczy o generowaniu dużej ilości odpadów, które należałoby zutylizować. $A E$ jest zdecydowanie niższy, co świadczy o nieekonomicznym procesie syntezy.

Gra edukacyjna

Dla nauczyciela