Practicum: Groene chemie – aspirinesynthese en LCA – Scheikunde Klas 5 HAVO

In dit examenpracticum voor klas 5 HAVO syntheseer je aspirine (acetylsalicylzuur), bereken je de atom economy en E-factor, en voer je een vereenvoudigde levenscyclusanalyse (LCA) uit. Je vergelijkt de duurzaamheid van twee syntheseroutes.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de begrippen atom economy en E-factor berekenen en interpreteren, de principes van groene chemie benoemen, een LCA in drie fasen (winning, productie, afdanking) beschrijven, en een beredeneerde duurzaamheidskeuze maken.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: HAVO klas 5 (examenjaar) | Vak: Scheikunde | Domein: F1 Industriële processen, G2 Milieueffectrapportage (CE) | Atom economy, E-factor, LCA, groene chemie, aspirinesynthese, duurzaamheid

Benodigdheden

Salicylzuur (2,00 g), azijnzuuranhydride (3,0 mL), fosforzuur (5 druppels)
IJswater, Buchner-trechter, zuigfles
IJzerchloride-oplossing FeCl₃ (0,1 mol/L) voor zuiverheidstest
Analytische balans

Achtergrondinformatie

Synthese: C₆H₄(OH)COOH + (CH₃CO)₂O → C₆H₄(OCOCH₃)COOH + CH₃COOH. M(salicylzuur) = 138,1 g/mol; M(aspirine) = 180,2 g/mol; M(azijnzuuranhydride) = 102,1 g/mol. Atom economy = M(aspirine) / [M(salicylzuur) + M(azijnzuuranhydride)] × 100%. E-factor = massa afval (g) / massa product (g). Zuiverheidstest: FeCl₃ + salicylzuur → paars complex; zuiver aspirine geeft geen paarse kleur.

Werkwijze

Weeg 2,00 g salicylzuur in een erlenmeyer (100 mL). Voeg 3,0 mL azijnzuuranhydride toe, dan 5 druppels fosforzuur.
Verhit 15 min op waterbad (85°C). Koel af. Voeg voorzichtig 20 mL ijswater toe (exotherm!).
Zet in ijs tot kristallen vormen. Filter via Buchner. Spoel met koud water. Droog en weeg.
Los een spatelpunt product op in ethanol. Voeg 1 druppel FeCl₃ toe. Kleur?

Berekentabel

Grootheid	Berekening	Resultaat
n(salicylzuur) (mol)	2,00 / 138,1	0,01448
m(aspirine) theorie (g)	0,01448 × 180,2	2,61
m(aspirine) gemeten (g)	—
Opbrengst (%)	(gemeten / 2,61) × 100
Atom economy (%)	180,2 / (138,1 + 102,1) × 100

Verwerkingsvragen

Bereken de atom economy van deze aspirinesynthese.
2,00 g salicylzuur levert 1,8 g aspirine. Het totale afval (azijnzuur + waswater) woog 3,5 g. Bereken de E-factor.
Noem twee manieren om de aspirinesynthese groener te maken.

Uitwerking

V1: Atom economy = 180,2 / (138,1 + 102,1) × 100% = 180,2 / 240,2 × 100% = 75,0%. (25% van de massa eindigt als azijnzuur-bijproduct; dat is niet wenselijk.)

V2: E-factor = massa afval / massa product = 3,5 / 1,8 = 1,9. Per gram aspirine wordt 1,9 g afval gegenereerd. Voor de fijnchemicaliënindustrie is E-factor < 5 redelijk; groene chemie streeft naar < 1.

V3: (1) Azijnzuur (bijproduct) opvangen en hergebruiken in plaats van als afval te behandelen. (2) Waterig oplosmiddel gebruiken i.p.v. organische oplosmiddelen (minder toxisch, lagere E-factor). (3) Enzymatische synthese (hogere selectiviteit → hogere atom economy, minder bijproducten).

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert aspirinesynthese-kits, Buchner-trechters, analytische balansen en FeCl₃-testreagenten voor groene chemie-praktika in het voortgezet scheikundeonderwijs.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.