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SVP > 3.9 Polymere > Flashcards

3.9 Polymere Flashcards

1
Q

Welche Relevanz hat das Thema Polymere?

A
  • Kunststoffe überall im Alltag: Joghurtbecher, T-Shirt, Styropor
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Q

Welche L-Versuche gibt es zum Thema Kunststoffe?

A
  • Synthese von Nylon
  • Radikalische Polymerisation von Mehtacrylsäuremethylester zu Polymethylmethacrylat (PMMA)
  • Herstellung von Polyurethan-Schaum
  • Polymerisation von Polystyrol aus Styron
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Q

Welche SuS-Versuche gibt es zum Thema Kunststoffe?

A
  • Superabsorber
  • Synthese von PLA
  • Synthese von Polyzitronensäure
  • Eigenschaften von Polymeren
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4
Q

Welches Hintergrundwissen benötigt man für das Thema Kunststoffe?

A
  • Funktionelle Gruppen (Amine, Alkohole, Carbonsäure)
  • Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen
  • Radikalische Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition
  • Reaktionsmechanismen zeichnen
  • Polymere, Thermoplast, Duroplast, Elastomer
  • Kunststoffklassen (Polyamide, Polyester, Polystyrol etc.)
  • Osmose, Diffusion, Superabsorber
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5
Q

Um was für einen Reaktionstypen handelt es sich bei der Synthese von Nylon?

A

Polykondensationsreaktion

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6
Q

Woraus wird Nylon synthetisiert?

A

Hexamethylendiamin und Adipinsäuredichlorid

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7
Q

Was sind die Lernziele bei der Synthese von Nylon?

A

Lernziel 1: Die Schüler*innen deuten die Bildung von Nylon durch Aufstellen des Reaktionsmechanismus der Polykondensationsreaktion von Adipinsäuredichlorid und Hexamethylendiamin

Lernziel 2: Die Schüler*innen stellen begründet Hypothesen darüber auf, ob es sich bei Nylon um einen Thermoplast oder Duroplast handelt.

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8
Q

Zeichne den Reaktionsmechanismus von Nylon.

A
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9
Q

Was muss man in Bezug auf die Chemikalien bei der Synthese von Nylon beachten?

A

Hexamethylendiamin und Cyclohexan haben beide eine Sub.prüfung, letzteres kann beim Eindringen in die Atemwege tödlich sein

Handschuhe benutzen
Im Abzug arbeiten
Ggf. Gleichgewichtsreaktion thematisieren

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10
Q

Welche Funktionsformen erfüllt das Experiment zur Synthese von Nylon?

A

L-Versuch, ggf. auch SuS-Experiment
Problemexperiment/ Erarbeitungsexperiment/ Bestätigungsexperiment

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11
Q

Was müssen die SuS schon kennen/können, um den Versuch zur Synthese von Nylon deuten zu können?

A
  • brauchen Wissen über den Reaktionstypen der Kondensationsreaktion
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12
Q

Beschreibe den Versuch “Herstellung von Polyurethan-Schaum”

A

Man stellt Polyurethanschaum aus Desmodur (Isocyanat) und Desmophen (Diol) her.

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13
Q

Um welchen Reaktionstypen handelt es sich bei der Herstellung von Polyurethanschaum?

A

Polyadditionsreaktion

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14
Q

Skizziere den Mechanismus der Polyadditionsreaktion von Desmodur und Desmophen

A
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15
Q

Benenne den Reaktionstyp der Reaktion von Methacrylsäuremethylester zu Polymethylmethacrylat (PMMA) mit Dibenzoylperoxid

A

Radikalische Polymerisation

Methacrylsäuremethylester + Dibenzoylperoxid

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16
Q

Wie sieht Methacrylsäuremethylester aus? Wie sieht Dibenzoylperoxid aus?

A
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17
Q

Wie stellt man Polystyrol her?

A

Styron und Dibezoylperoxid in einem Reagenzglas erhitzen

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18
Q

Nach welchem Mechanismus läuft die Reaktion der Synthese von Polystyrol ab?

A

Radikalische Polymerisation

19
Q

Skizziere den Reaktionsmechanismus der Polymerisation von Styrol zu Polystyrol

A
20
Q

Was sind die Lernziele bei der Synthese von Polystyrol?

A

Lernziel: Die Schüler*innen stellen den Reaktionsmechanismus der radikalischen Polymerisation von Styrol zu Polystyrol auf.

21
Q

Welche Funktionsform hat das Experiment der Synthese von Polystyrol?

A

L-Versuch -> Tätigkeitsverbot für SuS bei Dibenzoylperoxid!
Erarbeitungsexperiment

22
Q

Was muss man bei der Synthese von Polystyrol beachten?

A

Tätigkeitsverbot für SuS, im Abzug arbeiten

23
Q

Welche Fehlvorstelungen sind möglich bei der Synthese von Polystyrol?

A

Dass Polystyrol und Styropor das Gleiche sind

24
Q

Welche Funktionsform hat das Polyurethan-Experiment?

A

L-Versuch
Wunderexperiment
Erarbeitungsexperiment

25
Q

Was muss man bei der Herstellung von Polyurethanschaum sicherheitstechnisch beachten?

A

Desmodur potenziell krebserregend, im Abzug arbeiten!

26
Q

Was macht man beim Versuch “Herstellung von Polymilchsäure”?

A

Aus Milchsäure (2-Hydroxypropansäure) und Zinn(II)-Chlorid Polymilchsäure herstellen (Einfach zusammen erhitzen im RG)

27
Q

Was sind die Lernziele bei der Herstellung von PLA?

A

Lernziel 1: Die Schüler*innen deuten anhand der Strukturformel der Milchsäure, dass es sich bei Herstellung von Polymilchsäure um eine Polykondensationsreaktion handelt.

Lernziel 2: Die Schüler*innen erklären die Bedeutung von Zinn(II)-chlorid für die Polymerisation von Milchsäure.

28
Q

Um was für einen Reaktionstypen handelt es sich bei der Polymerisation von Milchsäure zu PLA?

A

Polykondensationsreaktion

29
Q

Welche Funktionsform hat das Experiment zur Herstellung von PLA?

A
  • SuS Exp.
  • Übungsexp.
30
Q

Skizziere kurz, wie eine Polykondensationsreaktion generell abläuft

A
31
Q

Was gilt es didaktisch zu beachten bei der Synthese von PLA?

A
  • Schwierigkeit des Mechanismus: Bildung eines Lactids -> eigentlich Polylactid
  • Didaktische Reduktion
  • Funktion des Katalysators thematisieren
  • Eher mit SuS auf erhöhtem Niveau durchführen
  • Aspekt der Nachhaltigkeit thematisierbar
32
Q

Was macht man bei der Untersuchung von Superabsorber?

A
  • Superabsorber in 4 Bechergläser mit Wasser geben
  • Natriumchlorid, Natriumkarbonat und Zitronensäure dazu geben

Beobachtung:
Becherglas 1 (Nur Superabsorber): Das Wasser wird vollständig gebunden, das Produkt ist eine homogene feste Masse mit der Konsistenz eines festen Gels.

Becherglas 2 (Superabsorber + Natriumchlorid): Das Wasser wird nicht vollständig gebunden. Es entsteht eine Suspension, in der der Superabsorber fein verteilt vorliegt.

Becherglas 3 (Superabsorber + Zitronensäure): Das Wasser wird nicht vollständig gebunden. Es entsteht eine viskose Lösung, in der der Superabsorber fein verteilt vorliegt. Es wurde jedoch mehr Wasser gebunden als in Becherglas 2.

Becherglas 4 (Superabsorber + Natriumcarbonat): Das Wasser wird recht gut gebunden. Das Pro-dukt ist eine homogene Masse mit einer Gel ähnlichen Konsistenz.

33
Q

Was ist der fachliche Hintergrund beim Experiment zu Superabsorber?

A

o Superabsorber enthalten meist ein (wasserunlösliches) Natrium-Polyacrylat-Copolymerisat aus Acrylsäure (Propensäure) und Natriumacrylat. Die Polymer-ketten sind über zusätzliche Vernetzer kovalent verbunden, damit ein weitma-schiges und gleichzeitig wasserunlösliches Netz entsteht, in welches die Wasser-Moleküle eingelagert werden können. Die Vernetzer sollten im Sinne einer didakti-schen Reduktion nicht weiter erläutert werden.
o Durch die Natrium-Ionen, die im Polymer enthalten sind, wird ein osmotischer Druck erzeugt, der dazu führt, dass die Wassermoleküle sich im Inneren des Poly-mers um die Natrium-Ionen herum anlagern. Aus diesem Grund hat die Car-boxylatgruppe des Superabsornerpolymers kein Gegen-Ion mehr, weshalb es zwi-schen den Carboxylatgruppen zur Abstoßung und damit zur Ausdehnung des Su-perabsorber-Makromoleküls kommt.
o Zusätzlich kommt es zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wasser-Molekülen und der Carboxylatgruppe, wodurch das Wasser gebunden wird und die Flüssigkeit nicht austreten kann.
- Die Beobachtung, dass weniger Wasser vom Superabsorber aufgenommen werden kann, wenn Natriumchlorid im Wasser gelöst ist, ist demnach auf den osmotischen Druck zu-rückzuführen. Der osmotische Druck des äußeren Milieus wird erhöht, weshalb kaum Wassermoleküle in das Superabsorber-Polymer eingelagert werden. Außerdem verrin-gern die zusätzlichen Natrium-Ionen die Abstoßung der Carboxylat-Gruppe, weshalb das Molekül sich nicht so stark ausdehnt.
- Wird eine Säure hinzugegeben, erfolgt eine Protonierung der Carboxylat-Gruppe des Po-lymers. Dies führt zu einer Verminderung der elektrostatischen Abstoßung und damit ebenfalls zu einer geringeren Ausdehnung des Polymers, wodurch weniger Wasser aufge-nommen werden kann.
- Wird eine Base in Form von Natriumcarbonat in die Lösung gegeben, wird ebenfalls der osmotische Druck des äußeren Milieus erhöht, da die Kationenkonzentration der Lösung höher wird, als im Inneren des Polymers. Dadurch lagern sich weniger Wassermoleküle im Polymer ein. Gleichzeitig wird die Einlagerung von Wasser jedoch dadurch begünstigt, dass die Carboxylat-Gruppen nicht protoniert werden, wodurch es zu Ausdehnung des Polymers kommt.

34
Q

Was ist das Lernziel des Superabsorber Versuchs?

A

Lernziel: Die Schüler*innen deuten ihre Beobachtung hinsichtlich der unterschiedlichen Was-seraufnahme auf Basis ihrer Kenntnisse über Osmose und den Aufbau von Superabsorber-Polymeren.

35
Q

Was ist die Funktionsform des Superabsorber Experiments?

A

SuS-Exp.
- Erarbeitungsexo.
- Bestätigungsexp.

36
Q

Was macht man bei der Untersuchung von Kunststoffen?

A

Kunststoffproben (PA; PA; PS; PVS; PMMA) auf Dichte, Geruch beim Verbrennen, Flamme und Form/Biegbarkeit untersuchen

37
Q

Welches Lernziel soll mit dem Versuch zu Untersuchung von Kunststoffen erreicht werden?

A

Lernziel 1: Die SuS bewerten die unterschiedlichen Eigenschaften von Kunststoffen anhand selbst geplanter Experimente zur Dichte, zur Verformbarkeit, zur Brennbarkeit und zum Geruch.

38
Q

Wie sollte man bei der Planung des Experiments zu den Eigenschaften von Kunststoffen vorgehen?

A
  • Die SuS sollten bei der Planung der Experimente unterstützt werden. Die Ideen für mögliche Experimente sollten im Plenum gesammelt und die weitere Umsetzung besprochen werden. Es bietet sich an, in Gruppenarbeit zu arbeiten, um Zeit zu sparen.
39
Q

Welche Funktionsform hat das Experiment zu Eigenschaften von Kunststoffen?

A

SuS-Versuch
Erarbeitungsexp.

40
Q

Was macht man beim Experiment zur Polymerisation von Zitronensäure?

A

Zitronensäure erhitzen, bis es zur Polymerisation kommt

41
Q

Was ist das Lernziel bei der Polymerisation von Zitronensäure?

A

Lernziel: Die SuS beurteilen auf Basis ihrer Kenntnisse über funktionelle Gruppe und Reaktionsty-pen, dass es sich bei der Polymerisation von Zitronensäure und eine Polykondensationsreaktion handelt, bei der ein Polyester entsteht.

42
Q

Welche Funktionsform hat das Experiment zur Polymerisation von Zitronensäure?

A

-SuS Exp.
- Erarbeitungsex.
- Übungsexp.

43
Q

Um was für einen Reaktionstypen handelt es sich bei der Polymerisation von Zitronensäure?

A

Polykondensationsreaktion

44
Q

Was für eine Art von Produkt ist Polyzitronensäure?

A

Ein Polyester

SVP (18 decks)

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