Zorluk Dağılımı
Konular (7)
Etkileşim
Sürdürülebilirlik
Atom ve Periyodik Sistem
Çeşitlilik
Atom Modelleri
Kimya Bilimi
Kimyasal Türler Arası Etkileşimler
Örnek Sorular
Plastik geri dönüşümü sırasında polimerlerin monomerlerine ayrıştırılması süreci 'Kimyasal Geri Dönüşüm' olarak adlandırılır. Polietilen tereftalat (PET) plastiğinin geri dönüşümünde bir mol PET birimi başına 2 mol metanol (CH₃OH) kullanılarak DMT ve Etilen Glikol elde edilir. Bu süreçte kullanılan kimyasalların tehlikelilik düzeyi ve geri dönüşüm verimi üzerine çalışan bir öğrenci aşağıdaki tabloyu hazırlamıştır. Verilen bilgilere göre, süreci daha 'Yeşil' hale getirmek için hangisi en etkili yöntem olur?
Metanol yerine daha toksik ama daha ucuz olan benzen türevlerini kullanmak.
Tepkimeyi açık kapta yaparak oluşan ısıyı atmosfere doğrudan salmak.
Metanolü tepkime sonunda damıtarak geri kazanmak ve tekrar süreçte kullanmak.
Oluşan yan ürünleri biriktirip herhangi bir işlem yapmadan toprağa gömmek.
Tepkime hızını artırmak için ortamın pH değerini sürekli değiştiren asitler eklemek.
Yeşil kimyanın 'Katalizör Kullanımı' ilkesi, tepkimelerin daha düşük enerjiyle ve daha az atıkla gerçekleşmesini sağlar. Aşağıdaki enerji diyagramında bir endüstriyel sürecin katalizörlü ve katalizörsüz yolları gösterilmiştir. Bu verilere göre yapılan analizlerden hangisi yanlıştır?
Katalizörlü yol (2. yol), aktivasyon enerjisini düşürerek enerji tasarrufu sağlar ve bu sürdürülebilirlik için olumludur.
Aynı miktar ürün elde etmek için 1. yolda tüketilen fosil yakıt miktarı, 2. yola göre daha fazladır.
Katalizör kullanımı tepkimenin yönünü değiştirerek atom ekonomisinin her zaman %100 olmasını garanti eder.
Katalizörler tepkime sonunda değişmeden çıktıkları için tekrar kullanılabilirler, bu da 'atık önleme' ilkesine uygundur.
Düşük sıcaklıkta gerçekleşen katalizörlü tepkimeler, ısınma kaynaklı karbon ayak izini azaltır.
Lityum-iyon pillerin geri dönüşümü, periyodik cetveldeki elementlerin sürdürülebilir kullanımı için hayati önem taşır. Lityum (₃Li) metalinin geri kazanım sürecinde kullanılan bir yöntemde aşağıdaki tepkime gerçekleşmektedir: Li₂CO₃ + 2HCl → 2LiCl + H₂O + CO₂. Bu süreçle ilgili periyodik eğilimleri ve yeşil kimyayı düşünerek; hangisi doğrudur?
Li metalinin atom yarıçapı, periyodik tabloda aynı gruptaki Na metalinden daha büyük olduğu için daha kolay geri dönüştürülür.
Tepkimede oluşan CO₂ gazı, yeşil kimyanın 'atık önleme' prensibine tam uyum sağlar ve çevreci bir süreç oluşturur.
Denkleşmiş tepkimeye göre, 14.8 gram Li₂CO₃ (MA=74 g/mol) tamamen harcandığında normal koşullarda 4.48 litre CO₂ gazı oluşur.
Li metalinin 1. iyonlaşma enerjisinin yüksek olması, onun tepkimelerde elektron vermesini kolaylaştırarak süreci hızlandırır.
Tepkimede kullanılan HCl miktarını azaltmak için katalizör kullanılması, atom ekonomisini %100'e çıkarır.
Sürdürülebilir enerji kaynakları arasında 'Yeşil Hidrojen' üretimi kritik öneme sahiptir. Aşağıdaki grafikte iki farklı yöntemle elde edilen hidrojen gazının enerji maliyeti ve çevreye salınan CO₂ miktarları karşılaştırılmıştır. Denklemlere göre; 1. Yöntem (Mavi Hidrojen): CH₄ + 2H₂O → CO₂ + 4H₂ ve 2. Yöntem (Yeşil Hidrojen): 2H₂O → 2H₂ + O₂ şeklindedir. Buna göre, 4 mol H₂ gazı üretmek isteyen bir tesis için hangisi söylenemez?
- Yöntemi seçen tesis, tepkime sonunda atmosfere sadece 1 mol O₂ gazı salarak sera etkisini azaltır.
- Yöntem kullanıldığında, üretilen H₂ gazı başına 0.25 mol CO₂ gazı çevreye salınır.
Yeşil kimya prensiplerine göre 2. yöntem, yenilenebilir enerji kaynağı kullanıldığı takdirde daha sürdürülebilirdir.
Her iki yöntemde de aynı miktarda hidrojen elde etmek için gereken suyun mol sayıları birbirine eşittir.
- Yöntem, fosil kaynaklı (CH₄) olduğu için uzun vadede tükenme riski taşır ve tam sürdürülebilir değildir.
Selam geleceğin kimyageri! Yeşil kimyanın en temel prensiplerinden biri olan 'Atom Ekonomisi', tepkimeye giren maddelerin ne kadarının istenen ürüne dönüştüğünü ölçer. Aşağıdaki tabloda bir X maddesini üretmek için kullanılan iki farklı yöntem ve bu yöntemlerin denkleştirilmemiş tepkimeleri verilmiştir. Her iki tepkimede de istenen ana ürün X maddesidir. Buna göre, yöntemlerin verimliliği ve yeşil kimya prensipleriyle ilgili yapılan yorumlardan hangisi yanlıştır? (Atom kütleleri: H=1, C=12, O=16)
I. Yöntem, %100 atom ekonomisine sahip olduğu için yeşil kimya prensiplerine daha uygundur.
II. Yöntem tam verimle gerçekleşse bile, oluşan yan ürünler (Y ve Z) nedeniyle çevre kirliliği riski daha yüksektir.
Her iki tepkime de en küçük tam sayılarla denkleştirildiğinde, I. yöntemde girenlerin katsayıları toplamı, II. yöntemden daha fazladır.
Atom ekonomisi hesaplanırken sadece ana ürünün kütlesinin, tepkimeye giren tüm maddelerin kütleleri toplamına oranı dikkate alınır.
II. Yöntemde oluşan yan ürünler ekonomik olarak geri kazanılamıyorsa, bu yöntem sürdürülebilirlik açısından zayıftır.