Molrekenen voor een Nylon parachutedoek

Ammoniak en nylon: wat je moet weten

De situatie

In 1942 had de wereld te maken met een tekort aan zijde, een materiaal dat nodig was voor de productie van parachutes. Vanwege de oorlog waren de bomen, die groeiden in Azië en gebruikt werden om zijde te maken, niet meer toegankelijk. Hierdoor ontstond de noodzaak om een alternatief te vinden. Wetenschappers bedachten een kunstmatig plastic genaamd nylon.

Waarom nylon?

Nylon was essentieel voor het maken van parachutes, vooral tijdens belangrijke militaire operaties zoals D-Day en de Market Garden in Arnhem, in september 1944. De behoefte aan nylon leidde tot de vraag naar ammoniak, dat nodig is voor de productie van nylon.

Ammoniak en waterstof

Bij de productie van ammoniak in een fabriek is het belangrijk om te weten hoeveel waterstof er nodig is. De klant wil namelijk dagelijks twee ton (2000 kilo) ammoniak afnemen om nylon te kunnen produceren voor parachutes.

De reactievergelijking

Voor de productie van ammoniak is de juiste reactievergelijking van belang. De reactievergelijking voor de productie van ammoniak is:

Dit betekent dat er uit één molecuul stikstof (N_2N) en drie moleculen waterstof (H_2H) twee moleculen ammoniak (NH_3NH) worden geproduceerd.

Stap-voor-stap berekening

De chemicus van de ammoniakfabriek gaf een stappenplan om te berekenen hoeveel waterstof er nodig is om 2000 kilo ammoniak te maken. Hier zijn de drie belangrijke stappen.

Stap A: Bereken het aantal mol ammoniak

1.Bepaal de massa in gram: 2000 kilo = 2.000.000 gram

2.Bereken de molaire massa van ammoniak (NH_3): (stikstof) = 14\;g/mol14g/mol\frac{14}{\placeholder{}}g/mol (waterstof) = 1\;g/mol Molaire massa NH_3=14+(3\times1)=17\;g/molNH_3=14+(3\times1)=17g/molNH=14+(3\times1)=17g/mol

3.Bereken het aantal mol ammoniak: N=\frac{massa}{molaire massa}=N_{NH3}=\frac{2.000.000 \text{ g}}{17 \text{ g/mol}}\approx117371\text{ mol}N=\frac{massa}{molaire massa}N_{NH3}=\frac{2.000.000 \text{ g}}{17 \text{ g/mol}}\approx117371\text{ mol}N=\frac{massa}{molaire massa}[N_{NH3}=\frac{2.000.000 \text{ g}}{17 \text{ g/mol}}\approx117371\text{ mol}

Stap B: Bereken het aantal mol waterstof

De molecuulverhouding in de reactievergelijking laat zien dat 2 mol ammoniak overeenkomt met 3 mol waterstof.

1.Zet de verhouding op: Hierin is x het aantal mol waterstof.

2.Los de vergelijking op:

Stap C: Bepaal de massa waterstof

1.Bepaal de molaire massa van waterstof (H_2H):

H=1\;g/mol, dus H_2=2\;g/molH=2\;g/molH2=2\;g/mol.

2. Bereken de totale massa van de benodigde waterstof: massa=aantal\;mol\times molairemassamassa=aantal\;mo\times molairemassamassa=aantal\;m\times molairemassamassa=aantal\;\times molairemassamassa=aantal\times molairemassamassa=aantalm\times molairemassamassa=aantalmo\times molairemassamassa=aantalmol\times molairemassamassa=aantalmo\times molairemassamassa=aantalm\times molairemassamassa=aantal\times molairemassamassa=aanta\times molairemassamassa=aantal\times molairemassamassa=aantal\text{ }\times molairemassamassa=aantal\text{ l}\times molairemassamassa=aantal\text{ ml}\times molairemassa massa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\;gmassa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112gmassa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112massa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112gmassa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112massa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\text{ }massa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\text{ }massa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\text{ g}massa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\text{ }massa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\text{ }massa\;H_2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\text{ g}massa\;H=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g/mol=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g/mo=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g/m=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g/=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;\frac{g}{\placeholder{}}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g\text{l}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g\text{ol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g\text{mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;g\text{/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\;\text{/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\text{/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\text{ /mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mol\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;mo\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;m\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\;\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056m\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\text{ }\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\text{ m}\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\text{ mo}\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g}massa\;H2=176056\text{ mol}\times2\text{ g/mol}=352112\text{ g} Dat is ongeveer 352\;kg352kg352/kg.

Resultaat

Er is dus ongeveer 355 kilo waterstof nodig om de 2000 kilo ammoniak te produceren, wat essentieel is voor de productie van nylon en dus voor het maken van parachutes.

Belangrijke Formules

Hieronder een overzicht van cruciale formules:

Molairemassa:N=\frac{massa}{molaire massa}Molairemassa:N=\frac{massa}{molaire massa}]

Molecuulverhouding:\frac{a}{b}=\frac{x}{y}Molecuulvehouding:\frac{a}{b}=\frac{x}{y}Molecuulverhouding:\frac{a}{b}=\frac{x}{y}Molecuulverhouding:\frac{a}{b}=\frac{x}{y}]

Door deze stappen en formules te volgen, kun je situaties zoals deze in de toekomstige chemie beter begrijpen en oplossen.