Voorbeeld van chemische synthese

Synthese is een van de basisprocessen van de chemie, die bestaat uit het verkrijgen van een chemische verbinding uit de elementen of de eenvoudigste stoffen waaruit het bestaat.

Door middel van chemische analyse wordt bestudeerd en bepaald uit welke elementen en verbindingen een stof bestaat. Chemische analyse onthulde dat water, dat eeuwenlang als een element werd beschouwd, eigenlijk bestaat uit waterstof en zuurstof. De eenvoudige elementen en verbindingen waaruit een stof bestaat, worden voorlopers genoemd.

Chemische synthese doet het tegenovergestelde van analyse, dat wil zeggen, het bouwt chemische verbindingen op uit hun samenstellende voorlopers.

Chemische vergelijkingen die betrekking hebben op de combinatie van twee of meer stoffen en die resulteren in de vorming van één stof die ze geheel of gedeeltelijk combineert (en soms een andere verbinding, die een bijproduct wordt genoemd), express reacties van synthese.

De synthese kan zowel in organische als in anorganische stoffen plaatsvinden.

Anorganische synthese is erg belangrijk op industrieel niveau, omdat hiermee stoffen kunnen worden verkregen die van nature niet bestaan. in de natuur, zoals bij staal (synthese van ijzer en koolstof), of brons (synthese van koper, tin en soms nikkel).

In de organische chemie vinden syntheseprocessen zowel in de natuur als in laboratoria plaats. Alle levende organismen nemen voedingsstoffen en stoffen op die, wanneer gecombineerd in biologische processen, aanleiding geven tot alle verbindingen waaruit een organisme bestaat. Deze processen kunnen ook in het laboratorium worden gerepliceerd en vormen de basis van de farmaceutische industrie, of cosmetica en voedsel, aangezien er natuurlijke stoffen zijn die, vanwege hun grote bruikbaarheid en schaarste, zeer duur. Chemische analyse maakt het mogelijk om de werkzame stoffen en hun componenten te isoleren, terwijl chemische synthese het mogelijk maakt om deze moleculen in het laboratorium te reproduceren. Daarom worden deze in het laboratorium gemaakte verbindingen ook wel synthetische verbindingen genoemd.

Organische synthese wordt ook in de industrie gebruikt om kunststoffen, textiel en elektronische componenten te maken.

Voorbeeld chemische synthese:

Een van de meest voorkomende anorganische chemische syntheses is die van de vorming van water. Daarin worden twee waterstofatomen gecombineerd met een van zuurstof:

2H2 + O2 -> 2H2O.

Een andere, meer complexe anorganische synthese is de vorming van soda. Daarin worden natriumoxide en water gecombineerd, wat resulteert in natriumhydroxide:

Na2O + H2O -> 2Na (OH)

Een voorbeeld van complexe synthese is de organische synthese van aspirine. Aspirine is een verbinding die is afgeleid van een natuurlijke stof in de wilgenboom, salicylzuur genaamd. Het komt van nature voor in de bladeren en schors van deze boom en wordt al sinds de oudheid gebruikt als medicijn tegen koorts en ontstekingen. Salicylzuurmoleculen zijn organische zuren die in het laboratorium worden geproduceerd uit eenvoudigere stoffen.

Het proces begint met benzeen. Deze organische verbinding wordt geoxygeneerd om er fenol van te maken. Het fenol wordt gemengd met een waterige oplossing van natriumhydroxide, die warm wordt gehouden totdat het water volledig is verdampt. Dit produceert natriumfenolaat. Zodra het product volledig droog is, wordt het in een autoclaaf (snelkookpan) gedaan en wordt koolmonoxide geïnjecteerd, dat natriumfenolaat omzet in natriumsalicylaat. Het salicylaat wordt gebleekt met zink en vervolgens wordt zwavelzuur toegevoegd, waardoor de salicylzuurkristallen neerslaan, die door centrifugeren worden gescheiden.

Salicylzuur is echter irriterend en schadelijk voor de maag, dus onderdeel van het proces voor: de uitwerking van aspirine is om er een azijnzuurradicaal aan toe te voegen zodat het beter te verdragen is in de maag.

Om dit te bereiken wordt salicylzuur onderworpen aan de werking van azijnzuuranhydride, waarmee het reageert, waarbij acetylsalicylzuur wordt geproduceerd en als bijproduct azijnzuur. Ten slotte worden ze gescheiden door centrifugeren, waarbij kristallen van acetylsalicylzuur en azijnzuur worden verkregen, een bijproduct dat opnieuw wordt gebruikt.