Kunststoff- / Polymerchemie

Abbau natürlich vorkommender Polymere: Stärkeabbau

Prinzip Natürlich vorkommende Polymere wie Cellulose oder Stärke lassen sich in Grundbausteine (Monomere) zerlegen. Stärke ist ein Polymer, das aus Glucosemolekülen als Monomeren aufgebaut ist und zu diesen wieder hydrolysiert werden kann. Stärke ist ein Polysaccharid, das aus 1→4-glycosidisch verknüpften α-Glucose-Molekülen besteht. Die beiden pflanzlichen Stärkeformen, Amylose und Amylopektin, unterscheiden sich in ihrer Struktur. Amylose ist unverzweigt, aufgrund des Tetraederwinkels entsteht eine spiralige Struktur, in die sich Iodmoleküle einlagern (Blaufärbung). Amylopektin besitzt eine verzweigte Struktur aufgrund zusätzlicher 1→6-glykosidischer Bindung, es wird durch Iod rotviolett gefärbt. Der Nachweis mit Fehlingscher Lösung beruht auf der reduzierenden Wirkung der Aldehyd-Gruppe der Glucose. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Schnelle und einfache Versuchsvorbereitung (Versuchsanleitung und Gefährdungsbeurteilung verfügbar)

Form, kugelförmig, d = 40 mm

Funktion und Verwendung Zum Verschäumen von Polystyrol.

Handbuch Schülerversuche Polymerchemie, TESS advanced Chemie

Identifizierung von Kunststoffen (1): Thermoplaste - Duroplaste

Prinzip Kunststoffe lassen sich prinzipiell in Thermoplaste und Duroplaste (und Elastomere) einteilen, die aufgrund der unterschiedlichen Molekülstrukturen unterschiedliches Verhalten insbesondere beim Erwärmen zeigen. Aufgrund der Fadenstruktur der Thermoplaste, die beim Erwärmen und anschließendem Abschrecken "eingefroren" werden kann, zeigen Thermoplaste bei anschließendem Erwärmen ein "Erinnerungsvermögen", sie nehmen die ursprüngliche Gestalt wieder an. DasVerhalten von Duroplasten und Thermoplasten beim Erhitzen wird in diesem Experiment untersucht. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie - Herstellung und Eigenschaften, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur

Identifizierung von Kunststoffen: Identifizierungsschema für Thermoplaste

Prinzip Verschiedene Thermoplaste unterscheiden sich in Eigenschaften, die mit einfachen Mitteln feststellbar sind. Mit Hilfe eines auf diesen Eigenschaften aufbauenden Bestimmungsdiagramms lassen sich die gebräuchlichen Thermoplaste relativ leicht identifizieren. Dieser Versuch knüpft an die Versuche zu Kunststoffeigenschaften an, einige Kenntnisse hieraus sind bei der Versuchsdurchführung von Nutzen. Die Identifizierung von unbekannten Kunststoffen erweist sich als sehr motivierend, insbesondere bei gruppenteiliger Untersuchung verschiedener Thermoplaste. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie - Herstellung und Eigenschaften, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur

Kunststoffeigenschaften (4): Verformbarkeit beim Erwärmen

Prinzip Ein Erkennungsmerkmal der Kunststoffe ist ihre Schmelzfähigkeit. Kunststoffe lassen sich hierbei nach dem Grad der Schmelzbarkeit unterscheiden.Generell sind alle Kunststoffproben verwendbar. Besonders geeignet sind die genannten Kunststoffproben, die aus der bereitgestellten Sammlung entnommen werden können, da hierbei schmelzbare (Thermoplaste) und nicht schmelzbare (Duroplaste) Kunststoffe benutzt werden. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie - Herstellung und Eigenschaften, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur

Kunststoffeigenschaften (5): Bestimmung des Schmelzbereichs

Prinzip Kunststoffe besitzen keinen definierten Schmelzpunkt, sondern einen Schmelzbereich. Der Schmelzbereich ist abhängig von Kettenlänge und Struktur der Polymermoleküle. In diesem Versuch wird das Schmelzverhalten von Kunststoffen untersucht. Je nach Kenntnisstand der Lerngruppe kann dieser Versuch bereits für ein tieferes Eindringen in Polymerstrukturen genutzt werden, es ist ebenso aber auch eine eher phänomenologische Auswertung möglich. In jedem Fall sollte der Unterschied zum Schmelzen z.B. von Eis thematisiert und gegebenenfalls auch demonstriert werden. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie - Herstellung und Eigenschaften, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur

Kunststoffeigenschaften: Brennbarkeit von Kunststoffen

Prinzip Ein Erkennungsmerkmal der Kunststoffe ist ihre Brennbarkeit. Kunststoffe lassen sich hierbei nach dem Grad der Brennbarkeit innerhalb und außerhalb der Flamme, nach Flammenfärbung und Rußbildung unterscheiden. Besonders motivierend ist die Untersuchung selbst hergestellter Kunststoffe (s.Versuchseinheiten 2 und 5). Entsprechend der o.a. Auswertungstabelle lässt sich nach Durchführung aller Versuche ein Steckbrief erarbeiten, der die physikalischen Eigenschaften sämtlicher untersuchten Kunststoffe umfasst (siehe auch Versuch P7182300). In diesem Versuch werden Kunststoffe auf ihre Brennbarkeit untersucht. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie - Herstellung und Eigenschaften, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur

Kunststoffeigenschaften: Ermittlung der Dichte von Kunststoffen

Prinzip Kunststoffe besitzen eine unterschiedliche Dichte. Der Dichtebereich von Kunststoffen bewegt sich etwa zwischen 0,8 und 2 g/cm³. In diesem Experiment wird die Dichte einiger Kunststoffe ermittelt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie - Herstellung und Eigenschaften, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur

Kunststoffeigenschaften: Mechanische Eigenschaften von Kunststoffen

Prinzip Kunststoffe besitzen unterschiedliche physikalische, insbesondere mechanische Eigenschaften. Aus diesen Eigenschaften können Rückschlüsse auf die Struktur der Polymere gezogen werden. Diese Eigenschaften sind für weitere Verarbeitung und Verwendbarkeit wichtig. Klang und mechanische Eigenschaften sind im hohen Maße von der Struktur der Makromoleküle und den zwischen Ihnen wirkenden intermolekularen Kräften abhängig, sie können also zu einer Klassifizierung und Identifizierung dienen. So weisen alle Polyolefine einen dumpfen Klang auf. In diesem Versuch werden Klang- und mechanische Eigenschaften einiger Kunststoffe untersucht. Vorteile • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur

Kunststoffmodifizierung (5): Herstellung von Styroporschaum

Prinzip Geeignete Kunststoffe werden in Granulatform vorpolymerisiert, die später zu Werkstoffen o.ä. weiterverarbeitet werden kann. Durch Zusatz leicht verdampfender Substanzen kann auf einfache Weise beim Auspolymerisieren ein Schaumstoff hergestellt werden. In diesem Experiment wird Polystyrolschaum aus Perl-Polystyrol hergestellt. Die im Versuch dargestellte Verarbeitungstechnik wird industriell häufig angewendet.Die treibmittelhaltigen Polystyrolperlen (Durchmesser 0,5-2 mm) werden unter Rühren mit Wasserdampf bei 105 °C und 0,2 bar vorgeschäumt und anschließend bei 100 °C zu einem Schaumstoff mit geschlossener Zellstruktur nachgesintert. Das Volumen der Ausgangssubstanz vergrößert sich hierbei auf das 20- bis 80-fache. Die Dichte des Schaumstoffes liegt zwischen 13 und 30 kg/m3. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie - Herstellung und Eigenschaften, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur

Polyaddition (1): Aldol-Addition

Prinzip Aldehyde (und Ketone) können basenkatalysiert polymerisiert werden. Da bei dieser Reaktion Monomere (unter Wasserstoffumlagerung) aneinandergefügt werden, wird dieser Reaktionstyp Polyaddition genannt. Acetaldehyd wird basenkatalysiert zur Reaktion gebracht. Die hier durchgeführte Aldoladdition wird technisch nicht genutzt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit zahlreichen Versuchen aus dem Bereich Polymerchemie - Herstellung und Eigenschaften, einfacher Aufbau einer Unterrichtsreihe • Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit • Gefährdungsbeurteilung für Schüler und Lehrer erhältlich • Einfaches Lehren und effizientes Lernen beim Einsatz der verfügbaren interaktiven Experimentier-Literatur