Vraag 5De synthese van polycarbonaat
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Polycarbonaat is een kunststof die sterk en krasvast is en daarom wordt toegepast in veiligheidsglas, veiligheidsbrillen en auto-onderdelen. In dit polymeer zijn zogeheten carbonaatgroepen aanwezig, waarvan de naam polycarbonaat is afgeleid. De synthese van polycarbonaat verloopt in een aantal stappen. Op de uitwerkbijlage die bij dit examen hoort is een vereenvoudigd en onvolledig blokschema voor deze synthese weergegeven. De vorming van polycarbonaat is de laatste stap in het productieproces. In reactor 4 (R4) reageren de monomeren bisfenol-A en difenylcarbonaat (DPC) volledig met elkaar. In R4 ontstaan uitsluitend polycarbonaat en fenol (benzenol). Deze stoffen verlaten R4 als twee aparte stofstromen. De structuurformules van bisfenol-A en DPC zijn hieronder weergegeven.
Om DPC te bereiden wordt in R1 eerst dimethylcarbonaat (DMC) bereid uit CO , zuurstof en methanol. In R1 worden de beginstoffen volledig omgezet.
In R2 reageert DMC met fenol (benzenol). In een evenwichtsreactie ontstaan fenylmethylcarbonaat (PMC) en methanol, zoals hieronder is weergegeven. De omzetting in R2 wordt uitgevoerd als een zogeheten reactieve destillatie: er vindt zowel een chemische reactie als een destillatie plaats. Het destillaat bestaat uit methanol. De uitstroom onder uit R2 bestaat uitsluitend uit fenol, PMC en een klein restant DMC. Dit mengsel wordt naar R3 gevoerd. Daar treedt de volgende reactie op: Het in R3 ontstane mengsel wordt naar scheidingsruimte S gevoerd. Door destillatie wordt zuiver DPC verkregen dat naar R4 wordt geleid. In reactor 4 (R4) reageren de monomeren bisfenol-A en difenylcarbonaat (DPC) volledig met elkaar. De in R4 gevormde moleculen van polycarbonaat hebben aan de uiteindes een O–C H groep. Hierdoor 6 5 wordt in het gehele proces een kleine hoeveelheid fenol verbruikt.
De moleculen van het polycarbonaat zijn zodanig lang dat de massa van de –O–C H groepen aan de uiteindes mag worden verwaarloosd. 6 5 De formule van polycarbonaat kan daarom worden weergegeven met ( C H O ) . 16 14 3 n
Bereken de atoomeconomie van de productie van polycarbonaat uit koolstofmonoöxide, zuurstof en bisfenol-A. De molaire massa van bisfenol-A bedraagt 228 g mol –1 .