Experimente der Sammlung "Experimente zu Makromolekülen (KÖLNER MODELL)"
| Ausgabe | Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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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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Depolymerisation von PMMA | Thermischer Abbau von Polymethacrylsäuremethylester | Zerkleinertes PMMA-Material, z.B. von Kfz-Rücklichabdeckungen oder Fahrrad-Speichenreflektoren wird mit ein Drittel Füllhöhe im Rggl. erst vorsichtig über dem Gasbrenner erwärmt. Die entstehende blasige Schmelze wird dann stärker erhitzt, von oben beginnend. Das Reagenzglas ist mit einem Stopfen und gewinkeltem Ableitungsrohr versehen, das die gasförmigen Produkte in ein zweites Rggl. führt, welches in Eiswasser steht. Das sich bildende Kondensat wir vorsichtig auf Geruch geprüft. Man testet auch die entfärbende Wirkung auf Kaliumpermanganat-Lösung. | Lehrer-/ Schülerversuch | Methylmethacrylat, Kaliumpermanganat | |
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Abtrennung von Farbstoff(en) aus Kunststoffabfällen | Adsorption in aufgelöstem Kunststoff mittels Aktivkohle | Zerkleinerte PMMA-Abfälle (z.B. Kfz-Rücklichtabdeckung oder Speichenreflektor) werden gemäß Angaben in Aceton unter Erwärmung und Rühren aufgelöst. Man setzt Aktivkohle zu und rührt die heiße Lösung 2min lang. Die Lösung wird in eine Schale abfiltriert und unter dem Abzug zur Trockne (40-50°C-Sandbad oder -Heizplatte) eingedampft. Alternativ kann die filtrierte Lösung in ein Becherglas mit reichlich Wasser eingerührt werden. | Lehrer-/ Schülerversuch | Aceton | |
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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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Bestimmung der Schmelztemperatur von Thermoplasten | Temperaturabhängige Erweichungsprozesse | Vorbereitend wird in einem geeigneten Glasgefäß mit Salatöl oder Silikonöl ein Wärmebad auf el. Heizplatte bereitgestellt. Kunststoffproben von Polyethylen PE, Polycarbonat PC, Polystyrol PS, Polyvinylchlorid PVC und Polymethylmethacrylat PMMA werden zerkleinert und in beschrifteten Rggl. ins Wärmebad gegeben. Während dieses unter Temperaturkontrolle langsam bis ca. 150 °C aufgeheizt wird, prüft man mit Holzstäbchen das Erweichungs-/ Schmelzverhalten der jeweiligen Proben. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | ||
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DNA-Isolierung aus Zwiebeln oder Tomaten | Polynucleotid als Träger der genetischen Informationen | Vorbereitend wird etwas Ethanol stark gekühlt. Gemäß Anleitung löst man in einem Becherglas mit Wasser zunächst etwas Spülmittel und Kochsalz. Dann gibt man die fein geschnittene bzw. gehackte Zwiebel oder Tomate hinein und erwärmt das Glas 15 min lang auf 60 °C. Anschließend wird im Eiswasser gekühlt. Mit dem Mörser oder Pürierstab wird die Masse zu einem körnigen Mus gemacht. Man filtriert. Eine Portion des Filtrats wird im Rggl. mit einigen Körnchen Feinwaschmittel gut gemischt. Dann überschichtet man vorsichtig im Becherglas mit dem eiskalten Ethanol und entnimmt die DNA aus der oberen Schicht. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethanol (ca. 96 %ig) | |
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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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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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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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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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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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Ein leitfähiger Kunststoff | Oxidative Bildung von Polypyrrol | Vorbereitend löst man in einem Rggl. Eisen(III)-chlorid gemäß Rezeptur in Wasser. In einem anderen Rggl. gibt man zu wenig 2-Propanol das gleiche Volumen Pyrrol und schüttelt. Man legt drei Kristallisierschalen mit Rundfilterpapier aus. Das 1. Papier bleibt zum Vergleich trocken. Das 2. Papier benetzt man vollständig mit der Eisen(III)-chlorid-Lösung und trocknet es mit dem Föhn. Das 3. Papier wird ebenfalls zunächst mit der Eisensalz-Lösung vollständig benetzt. Dann tropft man wenig Pyrrol-Lösung auf und beobachtet die Farbveränderung. Nach ca. 1min wird das Papier mit Pinzette aufgenommen und mit dem Föhn getrocknet. Dann misst man die elektrische Leitfähigkeit auf allen drei Papieren. | Lehrer-/ Schülerversuch | Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat, 2-Propanol, Pyrrol | |
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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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Umschmelzen von Thermoplasten | Recyclingmethode für Kunststoffabfälle II | Verpackungsmaterial aus Polystyrol PS und/ oder Polypropylen PP wird gereinigt und zerkleinert. Eine Stahl- oder Eisenplatte, die man auf eine elektrische Heizplatte oder auf ein Ceranfeld (Gasbrenner darunter) legt, wird mit Alu-Folie abgedeckt. Man stellt (Ausstech-)Backformen darauf, die mit den KS-Schnipseln befüllt und dann mit mehrlagiger Alufolie abgedeckt werden. Man erhitzt vorsichtig, bis sich aus den KS-Abfällen eine klare Schmelze gebildet hat. Dann lässt man abkühlen und entnimmt die umgeformten Stücke. | Lehrer-/ Schülerversuch | Toluol, Benzol, Styrol | |
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Verhalten von Kunststoffen beim Verschwelen | Prüfung der Schwelgase und -dämpfe | Reagenzglasversuche: Die Kunststoffproben werden jeweils in ein Rggl. gegeben. Man verschließt mit einem Wattestopfen, der einen befeuchteten 3-cm-Streifen pH-Indikatorpapier im oberen Teil des Glases fixiert. Die Probe wird jeweils in der Gasbrennerflamme strak erhitzt. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Chlorwasserstoff (wasserfrei), Ammoniak (freies Gas) | |
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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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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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Chitosan in Schlankheitsmitteln | Chitosan bzw. pharmaz. Chitosanpräparate als Bindemittel für Fette | Reagenzglasversuch: Man mischt nach Angaben Chitosan mit etwas Speiseöl und schüttelt gut durch. Nach Zugabe von etwas Wasser wird erneut geschüttelt und beobachtet. Der Effekt wird bei gefärbtem Öl besser erkennbar. Man färbt das Öl entweder mit Wachsspänen durchgefärbter Kerzen oder man extrahiert etwas Paprikapulver mit Öl. | 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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