Experimente der Sammlung "Experimente zu Makromolekülen (KÖLNER MODELL)"
| Ausgabe | Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Polystyrol-Synthese mittels Eisen(III)-chlorid | Kationische Polymerisation von PS | Vorbereitend gewinnt man frisch kristallisiertes Eisen(III)-chlorid durch Sublimation. Man erhitzt vorsichtig eine Spatelportion Eisen(III)-chlorid, wasserfrei oder als Hexahydrat im schwer schmelzbaren Rggl. bis sich in der Mitte des Glases dunkle glänzende Kristalle abscheiden. Diese werden mit trockenem Spatel entnommen, in ein Rggl. überführt und mit Styrol gemäß Rezeptur übergossen. Man erwärmt mehrfach kurz in der Brennerflamme und beobachtet die Reaktion. Der entstehende harzartige Feststoff wird auf thermoplastische Eigenschaften untersucht. | Lehrer-/ Schülerversuch | Styrol, Eisen(III)-chlorid (wasserfrei), Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat | |
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Polystyrol aus dem Ölbad | Radikalische Polymerisation mit Cumolhydroperoxid | Im Reagenzglas wird nach Rezeptur Styrol mit wenig Cumolhydroperoxid vermengt. Unter Rühren erwärmt man es in einem Ölbad (Becherglas mit Silikonöl oder Sataltöl auf Heizplatte) über einen 15min-Zeitraum auf 140 °C. Die Temperatur wird mit dem Thermometer ständig kontrolliert. Anschließend lässt man abkühlen. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Styrol, Cumolhydroperoxid (w=80% in Cumol) | |
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Polystyrol - "mit und ohne Gas" | Vergleich zweier gebräuchlicher Polymer-Kunststoffe | Zu zerkleinerten Stückchen von Styropor (TM) in einer Schale tropft man unter Rühren Ethylacetat hinzu, bis sich eine klare farblose Flüssigkeit bildet. Man gießt die Lösung auf ein Stück Alufolie, dessen Kanten aufgefalzt sind und lässt das Lösemittel über Nacht abdampfen. Man prüft das Schwimm-Sink-Verhalten der so gewonenen PS-Folie und vergleicht mit einem Stückchen Styropor (TM). | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethylacetat | |
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Polymilchsäure - ein biologisch abbaubares Polymer | Polymerisaltion von Lactid | Gemäß Rezeptur werden in einem Rggl. Milchsäure und eine Spsp. wasserfreies Zinkchlorid als Katalysator vermischt. Man setzt Siedesteinchen hinzu und erhitzt vorsichtig einige Minuten lang über der schwachen Brennerflamme. Das Kondensat im oberen Teil des Rggl. lässt sich als Wasser nachweisen. Nach erfolgter Reaktion kühlt man das Rggl. im Kaltwasserstrahl. | Lehrer-/ Schülerversuch | Milchsäure (ca. 90 %ig), Zinkchlorid | |
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Polyester mit Leinöl oder Linolsäure | Polykondensation mit Glycerin, Phthalsäureanhydrid und ungesättigten Fettsäuren | In einem trockenen Rggl. überschichtet man gemäß Rezeptur Phthalsäureanhydrid mit Glycerin. Man fügt das Leinöl bzw. die Linolsäure sowie ein Siedesteinchen hinzu. Das Gemisch wird im schräg gehaltenen Rggl. 10 Minuten lang über der Brennerflamme unter ständigem Schütteln erhitzt. Nach dem Erkalten gießt man das Reaktionsgemisch auf einen Objektträger. | Lehrer-/ Schülerversuch | Phthalsäureanhydrid | |
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Polyester aus Glykol und Phthalsäureanhydrid | Polykondensation mit Nachweis der Wasserabspaltung | Vorbereitend stellt man sich ein Wassernachweispapier her, indem man Streifen von Filterpapier mit konz. Kupfer(II)-sulfat-Lösung tränkt und bei ca. 120 °C trocknet, bis es weiß ist. Im trockenen Rggl. wird nach Rezeptur Phthalsäureanhydrid mit Glykol überschichtet. Man erhitzt über dem Gasbrenner unter ständigem Schütteln, bis eine klare Lösung entsteht. Nach Hinzufügen einiger Siedesteinchen erhitzt man für 5min weiter. In die Öffnung hält man ab und zu das vorbereitete Wassernachweispapier. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethylenglykol, Phthalsäureanhydrid | |
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Polyester aus Glycerin und Bernsteinsäure | Polykondensation mit Nachweis der Wasserabspaltung | Vorbereitend stellt man sich ein Wassernachweispapier her, indem man Streifen von Filterpapier mit konz. Kupfer(II)-sulfat-Lösung tränkt und bei ca. 120 °C trocknet, bis es weiß ist. Im trockenen Rggl. wird nach Rezeptur Bernsteinsäure mit Glycerin überschichtet. Man erhitzt über dem Gasbrenner 5 Minuten lang unter ständigem Schütteln. In die Öffnung hält man ab und zu das vorbereitete Wassernachweispapier. | Lehrer-/ Schülerversuch | Bernsteinsäure, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat | |
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PMMA-Synthese mit Härterpaste | Radikalische Polymerisation von Methacrylsäuremethylester | Reagenzglasversuch: Mittels Glasstab rührt man ca. 0,5 g Härterpaste in die zehnfache Menge Methacrylsäuremethylester ein und erhitzt im Wasserbad für 10min auf ca. 80 °C. Danach lässt man abkühlen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Methylmethacrylat, Benzoylperoxid (25% Wasser als Stabilisator) | |
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PMMA ausfällen | Redox-Polymerisation von Methacrylsäuremethylester | Im Becherglas löst man Methacrylsäuremethylester (stabilisiert) in der zwanzigfachen Menge Ethanol (60%ig) auf. Da setzt man unter Rühren gemäß Rezeptur 10%ige Kaliumperoxodisulfat-Lösung und 10%ige Natriumdisulfit-Lösung hinzu. Durch Erwärmen im Wasserbad (50°C) wird die Reaktion beschleunigt. Der entstehende Niederschlag wird abfiltriert, mit Ethanol-Wasser-Gemisch gewaschen und getrocknet. Das krümelige Produkt kann man mit etwas erwärmtem Aceton lösen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Methylmethacrylat, Kaliumperoxodisulfat, Natriumdisulfit, Ethanol (ca. 96 %ig), Aceton | |
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Nylon-6.10 - ein Polyamid | Grenzflächenkondensation von Sebacinsäuredichlorid und 1,6-Diaminohexan | Vorbereitend löst man nach Rezeptur Sebacylchlorid in Hexan. In einem Becherglas (hohe Form) mischt man 1,6-Diaminohexan in Wasser und löst darin die Natriumhydroxid-Plätzchen auf. Dann fügt man wenige Tropfen Phenolphthalein-Lösung hinzu. Über das Auslaufrohr eines Trichters lässt man langsam die vorbereitete Sebacinchlorid-Lösung zur Überschichtung der wässrigen Phase ins Becherglas rinnen. An der Grenzfläche entsteht eine trübe Haut, die man mit Pinzette aufnimmt. Der mehrere Meter lange Faden wird auf einen Holzstab aufgewickelt. Die Farbänderung in der wässrigen Phase wird beobachtet. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | n-Hexan, Sebacinsäuredichlorid, Hexamethylendiamin, Natriumhydroxid (Plätzchen), Phenolphthalein-Lösung (w<=0,9%; Lsm.: Ethanol 90 %ig) | |
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Leim aus Casein | Die starke Klebkraft der intermolekularen Wasserstoffbrücken | Ein Portion Magerquark wird in einer Schale gemäß Anleitung mit einem Plätzchen Ätznatron und etwas Natriumhydrogencarbonat glatt verrührt. Nach mehrminütiger Wartezeit entsteht ein klebefähiger Leim. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumhydroxid (Plätzchen) | |
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Kunststoff mit Glycerin und Citronensäure | Polykondensation und Vernetzung | Reagenzglasversuch: Eine Spatelportion Citronensäure wird mit 10 Tropfen Glycerin vermischt und für ca. 2 Minuten über der Brennerflamme erhitzt. Dann stellt man das Rggl. ab. | Lehrer-/ Schülerversuch | Citronensäure-Monohydrat | |
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Kunstseide aus Cellulose | Ausfällung von Regeneratcellulose | Vorbereitend stellt man am Vortag eine gesättigte Kupfer(II)-sulfat-Lösung her und fügt ein gleiches Volumen an konz. Ammoniak-Lösung hinzu. Man vermischt diese Lösung nach Angaben mit Kalilauge und löst darin die Baumwollwatte durch Rühren auf. Das dickflüssige Präparat wird auf eine Einwegspritze gezogen und über eine feine Kanüle in ein größeres Becherglas mit verd. Schwefelsäure gedrückt. Der entstehende Faden wird nach der Entfärbungsreaktion entnommen, mit viel Wasser gewaschen und anschließend getrocknet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, Ammoniak-Lösung (konz. w=_____ % (10-25%)), Kalilauge (verd. w=____% (2-5%)), Schwefelsäure (verd. w=____% (5-15%)) | |
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Kunsthorn aus Casein und 1,3,5-Trioxan | Vernetzung der Caseinmoleküle durch Methanal aus depolimerisiertem Trioxan | Reagenzglasversuch: Gemäß Anleitung wird Caseinpulver mit Natronlauge überschichtet und im Wasserbad erhitzt Der entstandenen Casein-Lösung fügt man 1,3,5-Trioxan hinzu, rührt um und erhitzt weitere ca. 10min im siedenden Wasserbad. Beim Abkühlen lässt man die entstandene Kunsthornmasse erstarren. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natronlauge (w=____% (>5%)), 1,3,5-Trioxan | |
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Klebstoff mit Polystyrol | Auflösen von PS in Ethylacetat | In einer Schale gibt man zu zerbröseltem Styropor (TM) tropfenweise Essigsäureethylester, bis eine zähflüssige Masse entstanden ist. Die gewünschte Konsistenz lässt sich durch weitere Zugabe von Polystyrol bzw. Ester einstellen. Die Klebefähigkeit der Masse wird an geeigneten Materialien getestet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethylacetat | |
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Herstellung und Recycling von Schaumpolystyrol | Nutzung von Treibmitteln in KS-Granulat / Styropor(TM)-Recycling | Eine Portion von treibmittelhaltigem Polystyrol-Perlpolymerisat wird für 2-4min in einem Sieb gemäß der angegebenen Vorrichtung in heißen Wasserdampf gehalten. Die expandierten KS-Perlen werden zusammen mit zerkleinertem Styropor (TM) in ein Tee-Ei (A) oder eine 2-teilige Kugelhohlform (B) aus Metall gegeben und dem heißen Wasserdampf 15min lang ausgesetzt (A) bzw. 10 min lang in kochendes Wasser gelegt (B). Vergleichend führt man das Experiment danach ausschließlich mit zerkleinerten Abfällen aus geschäumtem PS durch. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Herstellung eines Phenoplasts | Polykondensation von Resorcin und Propionaldehyd | Reagenzglasversuch: In einem trockenen Rggl. wird Resorcin mit dem gleichen Volumen Propionaldehyd versetzt und erwärmt. Wenn die Lösung klar geworden ist, kühlt man unter Kaltwasserstrahl auf Zimmertemperatur ab. Ein zugesetzter Tropfen konz. Salzsäure löst danach die Polykondensation aus, die sehr heftig ablaufen kann. | Lehrer-/ Schülerversuch | Resorcin, Propionaldehyd, Salzsäure (konz. (w: >25%)) | |
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Gummi - heiß und kalt | Orientierung von Makromolekülen zum Gitter | Ein Handschuh aus Naturlatex (alternativ: Luftballon, Einweckgummi) wird zur Temperaturprüfung auf die Stirn bzw. Oberlippe gehalten. Danach wird das Gummistück schnell recht stark gedehnt und im gestreckten Zustand sofort wieder an die Stirn oder Oberlippe gehalten. Dann entspannt man das Material und prüft erneut das Temperaturverhalten. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Folie aus Chitosan | Ein aminozuckerhaltiges Polysaccharid aus der Natur | In auf 40°C temperierter konz. Essigsäure löst man nach Angaben das weiße Chitosan-Pulver unter ständigem Rühren auf. Die eine Hälfte des entstehenden Gels gießt man auf eine KS-Platte. Die andere Hälfte verrührt man mit wenigen Topfen Glycerin und gießt sie ebenfalls zur Trocknung auf eine Platte. | Lehrer-/ Schülerversuch | Essigsäure (w=____% (25-90%)) | |
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Flüssigkeit wird zum Feststoff. | Radikalische Polymerisation von Styrol | Reagenzglasversuch: Zu 5 ml Styrol rührt man mit dem Glasstab etwa 0,5 ml Härtepaste. Man erhitzt im siedenden Wasserbad ca. 10 Minuten lang. Nach dem Erkalten hat sich ein rötlicher trüber Kunststoff gebildet. | Lehrerversuch | Styrol, Benzoylperoxid (25% Wasser als Stabilisator) |
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