Experimente der Sammlung "Experimente zu Makromolekülen (KÖLNER MODELL)"
| Ausgabe | Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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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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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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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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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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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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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 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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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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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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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-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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Schaumstoff STÄRKOPOR aus Stärke | Intra- und intermolekulare Wasserstoffbrücken im Kohlehydrat-Protein-Gemisch | Vorbereitend wird der trockenschrank oder Backofen auf ca. 180 vorgeheizt. Gemäß Angaben werden die Kartoffel- oder Maisstärke mit Backpulver und Gelatinepulver giut vermischt. Durch Einrühren von Wasser erzeugt man eine gießfähige Konsistenz. Auf einen geölten Teller gegossen bringt man die Masse in den vorgeheizten Wärmeschrank/ Backofen, schaltet die Beheizung aus und lässt die Masse 10min lang reagieren. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Schmelzspinnen eines Polyesters | Thermoplastizität von PET über der Teelichtflamme | Zehn etwa 1-ct-große Stücke von Polyethylenterephthalat werden zurecht geschnitten. Man erwärmt den Kunststoff in einem leeren Teelichtbecher über einer Teelichtflamme bis zum Erweichen. Mit einem Holzstab zieht man dann aus der zähflüssigen Schmelze lange Fäden. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Schmelzspinnen mit Polyamid | Thermoplastizität mit Hilfe einer Klebepistole | Eine elektrisch beheizbare Klebepistole wird 8 - 10min vorgeheizt. Man drückt den Polyamidstab in die Pistole, so dass sein vorderer Bereich aufschmilzt und aus der Düse tritt. Mit einem Gegenstand aus Holz, Pappe, Stein o.ä. nimmt man den verflüssigten Klebstoff auf und versucht, einen möglichst langen, dünnen Faden (bis zu 25m) zu ziehen, der durch Helfer in bestimmten Abständen gestützt wird. Danach teilt man den gewonnenen Faden in Stücke und dehnt ihn zwischen den Händen (= Verstrecken). | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Schmelzspinnen von Polypropen | Thermoplastisches Verhalten von Polypropylen (PP) | Man schneidet aus sauberen KS-Abfällen (PP oder 5) ca. 1-ct-große Stücke, gibt diese in eine Rggl. und erwärmt vorsichtig unter Drehen bis zum Erweichen des Materials. Dann zieht man mit einem Stab Fäden aus der Masse. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Schwimm-Sink-Trennung bei Kunststoffen | Nutzung der Dichteunterschiede beim KS-Recycling-Technologien | Man stellt vorbereitend ein Gemisch aus zerkleinertem KS-Material bereit. In einem größeren Becherglas wird dem Gemisch Wasser zugestzt, so dass die erste Komponente PE 'aufrahmt'. Sie wird abgeschöpft. Man dekantiert vorsichtig das Wasser, setz eine konzentrierte Kochsalz-Lösung (w=23%) zu und rührt um. Man schöpft von der Oberfläche die zweite 'aufgerahmte' Komponente PS ab, dekantiert die Salzlösung und gibt danach eine Natriumthiosulfat-Lösung (w=40%) hinzu. Nach dem Umrühren trennt sich die dritte Komponente Weich PVC ab. Durch Dekantieren erhält man auch die vierte Komponente Hart-PVC. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Selektive Trennung bei Kunststoffgemischen | Nutzung unterschiedlicher Lösemittel | Fein zerkleinerte Abfälle von PMMA, PS, PE, PVC und PA werden bereit gehalten. A Man prüft die Löslichkeit der einzelnen Kunststoffe, indem man gemäß Anleitung eine 1-g-Portion in jeweils 25 ml der verschiedenen Lösemittel unter Rühren und Rückflusskühlung 10min lang bis fast zum Sieden erhitzt. Die Ergebnisse werden tabellarisch protokolliert. B Man stellt 2-Komponenten-Gemische der Kunststoffe her und trennt mit dem jeweils geeigneten Lösemittel in oben beschriebener Weise eine unlösliche von einer löslichen Komponente. Letztere wird nach Dekantieren oder Filtrieren durch Abdestillieren oder Abdampfen (kleinste Mengen) des Lösemittels im Abzug (!) zurückgewonnen. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Aceton, Cyclohexanon, Ethylacetat, Toluol | |
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Slime | Herstellung eines Gels mit Guarkernmehl | Eine TL-Portion Guarkernmehl wird in etwa 150 ml Wasser eingerührt. Unter Kontrolle des pH-Werts mit Indikatorpapier wird die Masse mit ca. 10 ml verd. Natronlauge neutralisiert. Man rührt eine ca. 10%ige Alaun-Lösung hinzu und erzeugt damit die Gelkonsistenz. Alternativ kann man das mit Wasser angerührte Guarkernmehl mit wenig verd. Salzsäure und anschließend mit verdünnter Natronwasserglas-Lösung vermischen (Kontrolle: pH<7). Eine Einfärbung wird bei beiden Varianten mit Lebensmittelfarbe vorgenommen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natronlauge (verd. w: <2%), Natronwasserglas-Lösung, Salzsäure (verd. w=____% (<10%)) | |
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Springbällchen aus Guarkernmehl | Vom Verdickungsmittel zur elastischen Masse | Eine Teelöffelportion Guarkernmehl wird mit der doppelten Portion Wasser versetzt und geknetet, so dass eine knetbare Masse entsteht, die man mit etwas Lebensmittelfarbe einfärben kann. DieKnetmasse formt man zu kleinen Bällchen und testet die Elastizität ("Hüpfbällchen"). | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Stofftrennung im Windsichter | Unterschiede bei Dichte und Luftwiderstand gezielt nutzen | Vorbereitend stellt man ein Gemisch aus Granulat oder Körnchen gleicher Größe aus Kunststoff und Holz bereit. Ein Rohr aus transparentem KS wird so präpariert, dass es am unteren Ende, versehen mit einem Drahtnetz, auf die Öffnung eines Föhns gesteckt werden kann (evtl. geeignetes Papprohr als Übergang benutzen). Nach der Befüllung mit dem Körnchengemisch wird die obere Öffnung mit einem Teesieb verschlossen. Man schaltet den Föhn ein. | Lehrer-/ Schülerversuch |
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