MolDraw › Alat kimia › Kalkulator Metrik Kimia Hijau
Kalkulator Metrik Kimia Hijau
Singkatnya: Kalkulator kimia hijau ini menghitung ekonomi atom dari persamaan setara, dengan massa molar dari rumusnya, lalu persen hasil, E-factor, intensitas massa proses (PMI), efisiensi massa reaksi (RME), dan efisiensi karbon dari massa yang Anda gunakan. Tersedia rute ibuprofen Boots dan BHC, reaksi Diels-Alder, dan reaksi Wittig. Gratis dan berjalan di peramban web Anda.
Ketik persamaan setara dengan rumus seperti C5H6 + C4H2O3 → C9H8O3 dan pilih produk yang diinginkan untuk mendapatkan ekonomi atom. Tambahkan massa setiap pereaksi, massa produk yang Anda isolasi, serta pelarut, air, pereaksi, atau katalis apa pun untuk mendapatkan metrik limbah.
Bahan lain yang dipakai (pelarut, air, pereaksi, katalis)
Metrik dan rumus kimia hijau
Ekonomi atom (%) = ν × M(produk yang diinginkan) / Σ ν × M(pereaksi) × 100
Persen hasil (%) = massa aktual / massa teoretis × 100 RME (%) = massa produk / Σ massa pereaksi × 100
E-factor = (massa total masuk − massa produk) / massa produk PMI = massa total masuk / massa produk = E-factor + 1
Efisiensi karbon (%) = mol C dalam produk / mol C dalam pereaksi × 100
| Metrik | Berdasarkan | Ideal | Yang tidak diperhitungkan |
|---|---|---|---|
| Ekonomi atom | Persamaan setara | 100% | Hasil, pereaksi berlebih, pelarut |
| Persen hasil | Hasil laboratorium | 100% | Hasil samping dan limbah lain |
| Efisiensi massa reaksi | Massa pereaksi dan produk | 100% | Pelarut dan pengolahan akhir (work-up) |
| Efisiensi karbon | Atom karbon masuk dan keluar | 100% | Limbah nonkarbon seperti garam |
| E-factor (sederhana) | Semua masukan kecuali pelarut dan air | 0 | Limbah pelarut |
| E-factor (lengkap) dan PMI | Setiap bahan yang dipakai | 0 dan 1 | Bahaya dan penggunaan energi |
E-factor umum per industri
| Sektor | Produksi tahunan (ton) | E-factor (kg limbah/kg produk) |
|---|---|---|
| Pengilangan minyak | 10⁶ hingga 10⁸ | di bawah 0,1 |
| Bahan kimia curah | 10⁴ hingga 10⁶ | di bawah 1 hingga 5 |
| Bahan kimia halus | 10² hingga 10⁴ | 5 hingga lebih dari 50 |
| Farmasi | 10 hingga 10³ | 25 hingga lebih dari 100 |
12 prinsip kimia hijau
- Pencegahan: hindari membuat limbah daripada mengolahnya.
- Ekonomi atom: masukkan sebanyak mungkin pereaksi ke dalam produk.
- Sintesis yang kurang berbahaya: gunakan dan buat zat dengan toksisitas rendah.
- Bahan kimia yang lebih aman: rancang produk yang berfungsi tetapi kurang beracun.
- Pelarut dan bahan bantu yang lebih aman: gunakan lebih sedikit pelarut dan yang lebih aman.
- Efisiensi energi: jalankan reaksi mendekati suhu dan tekanan ruang.
- Bahan baku terbarukan: gunakan bahan baku dari biomassa jika memungkinkan.
- Kurangi turunan: hindari gugus pelindung dan langkah sementara lainnya.
- Katalisis: katalis lebih unggul daripada pereaksi stoikiometris.
- Rancang agar terurai: produk harus terurai tanpa bahaya setelah dipakai.
- Analisis waktu nyata: pantau reaksi untuk mencegah polusi sebelum terbentuk.
- Pencegahan kecelakaan: pilih zat dan kondisi yang mengurangi risiko kebakaran, ledakan, dan pelepasan.
Contoh soal
Esterifikasi
CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O. 60,05 + 46,07 = 106,12 g/mol masuk, 88,11 g/mol ester keluar.
12,0 g asam dan 11,5 g etanol menghasilkan 13,2 g ester (teoretis 17,6 g).
EA 83,0%, hasil 75,0%, RME 56,2%
Diels-Alder
Siklopentadiena + anhidrida maleat → aduk: C₅H₆ + C₄H₂O₃ → C₉H₈O₃.
66,10 + 98,06 = 164,16 g/mol, sama dengan produknya.
AE 100%
Reaksi Wittig
Ph₃P=CH₂ + sikloheksanon → metilenasikloheksana + Ph₃PO.
96.17 / (276.32 + 98.14) × 100. Trifenilfosfina oksida (278,29 g/mol) adalah limbah.
EA 25,7%
Ibuprofen: rute Boots (6 tahap)
Pereaksi di semua tahap: C₁₀H₁₄, C₄H₆O₃, C₄H₇ClO₂, C₂H₅ONa, H₃O⁺, NH₂OH, dan 2H₂O = 515,0 g per 206,3 g ibuprofen.
EA 40,1%
Ibuprofen: rute BHC (3 tahap)
C₁₀H₁₄ + C₄H₆O₃ + H₂ + CO → C₁₃H₁₈O₂ + CH₃COOH. 266,3 g masuk per 206,3 g keluar.
EA 77,5% (sering disebut 77%; sekitar 99% bila asam asetat diperoleh kembali)
E-factor dan PMI
Esterifikasi di atas dengan 1,0 g H₂SO₄, 20 g larutan karbonat, dan pencucian air 50 g: 94,5 g masuk, 13,2 g keluar.
E-factor lengkap 6,16, PMI 7,16
Kesalahan umum
- Memakai persamaan yang belum setara. Koefisien mengubah massa pereaksi. Setarakan terlebih dahulu.
- Mencampuradukkan ekonomi atom dengan hasil. Reaksi Wittig dengan hasil 95% tetap membuang sekitar tiga perempat massa pereaksi.
- Menghitung katalis dan pelarut dalam ekonomi atom. Keduanya tidak dimasukkan dalam EA, tetapi termasuk dalam E-factor dan PMI.
- Melupakan koefisien produk. Jika persamaan menghasilkan 2 mol produk, gunakan 2 × M pada pembilang.
- Mencampur E-factor sederhana dan lengkap. Sebutkan apakah pelarut dan air disertakan. Keduanya sering mendominasi total.
- Memakai pereaksi berlebih untuk hasil teoretis. Hasil teoretis berasal dari pereaksi pembatas.
Membandingkan rute sintesis? Gambar setiap rute, dengan pereaksi di atas panah, di MolDraw, editor struktur kimia online gratis.
Buka editor MolDrawPertanyaan yang sering diajukan
Apa itu ekonomi atom dan bagaimana menghitungnya?
Ekonomi atom adalah persentase massa seluruh pereaksi yang berakhir di produk yang diinginkan, dengan asumsi hasil 100%. Ekonomi atom = (koefisien × massa molar produk yang diinginkan) / (jumlah koefisien × massa molar semua pereaksi) × 100. Untuk CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O nilainya 88.11 / 106.12 × 100 = 83,0%.
Apa perbedaan ekonomi atom dan persen hasil?
Ekonomi atom berasal dari persamaan setara saja dan menunjukkan berapa banyak massa pereaksi yang dapat berakhir di produk. Persen hasil diukur di laboratorium dan menunjukkan berapa banyak produk yang benar-benar Anda peroleh dibandingkan hasil teoretis. Suatu reaksi dapat memiliki hasil 100% tetapi tetap ekonomi atomnya rendah, seperti reaksi Wittig.
Berapa E-factor yang baik?
Makin rendah makin baik, dan idealnya 0. Nilai umumnya di bawah 0,1 untuk pengilangan minyak, di bawah 1 hingga 5 untuk bahan kimia curah, 5 hingga lebih dari 50 untuk bahan kimia halus, dan 25 hingga lebih dari 100 untuk farmasi. Sebagian besar limbah bahan kimia halus dan obat adalah pelarut.
Apa hubungan intensitas massa proses dengan E-factor?
PMI adalah massa total semua bahan yang dipakai dibagi massa produk. E-factor lengkap adalah massa limbah dibagi massa produk. Karena limbah = total masukan − produk, PMI = E-factor + 1.
Mengapa reaksi Diels-Alder memiliki ekonomi atom 100%?
Reaksi ini adalah adisi: diena dan dienofil bergabung menjadi satu produk dan tidak ada yang hilang. Untuk siklopentadiena + anhidrida maleat, 66,10 + 98,06 = 164,16 g/mol, tepat sama dengan massa molar aduknya. Penataan ulang dan sebagian besar adisi juga mencapai 100%.
Mengapa sintesis ibuprofen BHC lebih hijau daripada sintesis Boots?
Rute Boots memerlukan enam tahap dan ekonomi atomnya sekitar 40%. Rute BHC memerlukan tiga tahap katalitik dan mencapai 77,5%, serta sekitar 99% bila hasil samping asam asetatnya diperoleh kembali. Rute ini juga menghasilkan jauh lebih sedikit limbah garam dan memakai katalis yang dapat didaur ulang.
Apa itu efisiensi massa reaksi?
RME adalah massa produk yang diisolasi dibagi massa total pereaksi yang dipakai, dikali 100. RME menggabungkan ekonomi atom, hasil, dan penggunaan pereaksi berlebih dalam satu angka: RME = ekonomi atom × hasil ÷ faktor kelebihan.
Alat kimia terkait
Ingin metode lengkap dengan lebih banyak contoh? Baca panduan metrik kimia hijau. Perlu menggambar molekul untuk laporan? Gambar struktur kimia online dengan MolDraw.
Terakhir diperbarui: