Katalytisk kemi: Grøn syntese af adipinsyre
I den kemiske industri er det vigtigt at få mest muligt ud af sine råvarer og undgå unødvendigt affald. Til det formål bruger industrien i stigende grad katalyse. I øvelsen her ser vi nærmere på, hvordan man kan bruge katalyse i en mere grøn fremstilling af nylon, der bliver produceret i mange tons om året.
Hvad går øvelsen ud på?
Øvelsen går ud på at fremstille adipinsyre, som bruges til at fremstille nylon. I øvelsen laver vi en syntese i et tofase-system, hvor reaktionen sker i overgangsfladen mellem de to faser. For at få reaktionen til at ske, bruger vi en wolframkatalysator og ”overføringsreagens”. Fordelen ved denne metode er, at den i princippet kun giver vand som affald.
Hvordan foregår øvelsen?
Dagen starter med en grundig gennemgang af dagens arbejde, herunder sikkerhed.
Vi laver syntesen i et af laboratorierne på DTU. Her laver vi opstillingen i stinkskab. Vi arbejder i hold af to personer. Vi kommer til at arbjede med små mængder af katalysator med mere, så det kræver stor omhyggelighed.
Under syntesen, er der ca. én time hvor selve reaktionen foregår. Mens vi venter, vil der være et oplæg om katalytisk kemi, og hvordan man regner på, hvor ”grøn” en kemisk syntese i virkeligheden er.
Hvilke faciliteter kommer du til at bruge?
Du kommer til at arbejde i et af DTU´s undervisningslaboratorier, så du kan se, hvordan studiemiljøet på DTU ser ud.
Du får også mulighed for at se andre undervisningslokaler og faciliter.
Vi kommer til at arbejde med kemikalier der normalt ikke findes på et gymnasium, på en måde der er sikker og forsvarlig.
Øvelsen kan bruges til at få en forståelse af, hvad der forstås ved ”grøn kemi” - dvs. hvordan man i den kemiske industri kan optimere sit udbytte og samtidig minimere affald.
Samtidig viser øvelsen et eksempel på, hvordan man kan undgå uhensigtsmæssige kemikalier, som i nogle tilfælde er meget giftige. En klassisk syntese af adipinsyre giver de ekstremt giftige nitrogenoxider som affald. Det undgår man helt i den syntese, vi bruger i øvelsen.
Øvelsen starter kl. 9, og det kan forventes at dagen slutter ca. kl. 15.
Dagen kommer i store træk til at se ud således:
- Introduktion til dagen inkl. sikkerhed
- Arbejde i laboratoriet
- Fagligt oplæg om katalytisk kemi i ventetiden for syntesen
- Opsamling på dagen med spørgsmål.
Der bliver mulighed for at få en smeltepunktsbestemmelse, IR/H-NMR. Hvis det er muligt, kan du få målingen eftersendt.
Senest to uger før øvelsen modtager du en pakke med forberedelsesmateriale og en beskrivelse af, hvad vi forventer, at du forbereder.
Relevante gymnasiefag
- Dansk: Her kan du undersøge, hvordan faget kemi bliver omtalt positivt og negativt i medierne.
- Kemi: Her er der fokus på dannelse af funktionelle grupper samt brugen af forskellige analysemetoder
- Matematik: Parameter optimering samt beskrivelse af matematikken bag reaktionsorden m.m.
- Samfundsfag: Her vil du med naturvidenskabelig argumantation kunne debattere hele den kemiske industri.
- Teknologi: Mulighed for at se nærmere på, hvordan man optimerer fremstillingen af kemikalier i industrien, med henblik på bæredygtighed.
Kan kombineres med:
- Dansk
- Matematik
- Teknologi
- Samfundsfag
- Kemi
Faglige nøgleord
- Kemisk syntese: Her kan du tage udgangspunkt i alle former for syntese, og hvordan man optimerer dem og se på eventuelle affaldsproblemer
- Bæredygtighed: Bæredygtighed bliver ofte brugt i flæng. Her kan du indgå i en diskussion om, hvad det i virkeligheden går ud på, og hvordan det om muligt kan defineres.
- Miljødebat: Med kemisk indsigt kan du indgå i miljødebatten på et mere oplyst grundlag.
