Katalytisk kemi: Grøn syntese af adipinsyre
En øvelse for dig, der vil lære mere om organisk syntese. I den kemiske industri er det vigtigt at få mest muligt ud af råvarer og derved 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 et af udgangsstofferne til nylon, der bliver produceret i mange tons om året.
Hvad går øvelsen ud på?
Øvelsen går ud på at fremstille adipinsyre, som dog først skal omdannes til syrechlorid, før det 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.
Selve syntesen tager 1-1½ time. Mens vi venter, vil der være et oplæg om katalytisk kemi, her ser vi på 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, og arbejde med dem på en sikker og forsvarlig måde.
Øvelsen giver god indsigt i, hvordan en klassisk organisk syntese kan gøres mere grøn igennem katalytiske metoder.
Med grøn menes en syntese, hvor uønsket kemikalier undgås, og kemikalieaffald minimeres. Syntesen giver rig mulighed for at se på alt fra spektroskopi til miljøaspekter i samfundet. Dette giver mulighed for samarbejde med mange andre fag.
Øvelsen begynder kl. 9, og du kan forvente, 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 og H-NMR. Spektra eftersendes og gennemgås på opsamlingsdagen.
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: Parameteroptimering samt beskrivelse af matematikken bag reaktionsorden m.m.
- Samfundsfag: Her vil du med naturvidenskabelig argumantation kunne indgå i debatten om kemisk industri.
Kan kombineres med:
- Dansk
- Fysik
- Matematik
- Samfundsfag
Faglige nøgleord
- Kemisk syntese: Du kan tage udgangspunkt i alle former for syntese, og hvordan man optimerer dem og se på eventuelle affaldsproblemer.
- Bæredygtighed: Øvelsen kan danne udgangspunkt for en diskussion af, hvad bæredygtighed går ud på, og hvordan det om muligt kan defineres.
- Spektroskopi: Du har mulighed for at arbejde med den dybere forståelse af NMR og IR.
- Miljødebat: Kemisk indsigt giver nye perspektiver på miljødebatten.
