Experimente der Sammlung "Experimente zu Makromolekülen (KÖLNER MODELL)"
| Ausgabe | Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Zusammensintern von Thermoplasten | Recyclingmethode für Kunststoffabfälle I | Ein ausreichend großer Dosendeckel aus Metall wird auf der Innenfläche mit Alu-Folie belegt und in zwei Lagen mit zerkleinerten Stücken von PE-Abfällen gefüllt. Man erwärmt vorsichtig auf einer Heizplatte. Nach dem Erweichen drückt man die Masse mit einem Becherglas als 'Stempel' zusammen, das man auf der Unterseite mit etwas Fettcreme eingerieben hat. Nach dme Erkalten entnimmt man die PE-Scheibe aus dem Deckel. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Windeln als High-Tech-Produkt | Quellfähigkeit des Superabsorbers aus Natriumpolyacrylat | A Probestücke von Papiertaschentuch und Windel werden in einer Schale mit einer definierten Portion Wasser begossen. Man Versucht, das aufgenommene Wasser aus beiden Materialien herauszudrücken. B In einem trockenen Rggl. gibt man zu einer kleinen Portion Superabsorber nach und nach soviel Wasser, wie das Material unter Gelbildung aufnehmen kann. C In vier Rggl. werden jeweils 2 Spatelportionen Superabsorber mit Wasser, mit Spiritus, mit Salzsäure und mit Natronlauge versetzt. Das Quellverhalten wird verglichen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Ethanol (Brennspiritus) (mit 2-Butanon u.a. vergällt), Salzsäure (w=____% (10-25%)), Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L) | |
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Vom Thermoplast zum Duroplast | Polykondenstion von Glycerin und Phthalsäureanhydrid mit Vernetzungsreaktion | Phase 1: Im trockenen Rggl. wird nach Rezeptur Phthalsäureanhydrid mit Glycerin überschichtet. Man erhitzt über der Brennerflamme vorsichtig, bis eine klare Lösung entstanden ist. Beim weiteren Erhitzen wird die Masse immer zähflüssiger. Durch Abkühlen und erneutes Erwärmen beobachtet man die Thermoplastizität des Produktes. Phase II: Dem erwärmten zähen Thermoplast fügt man ein Siedesteinchen zu und erhitzt vorsichtig unter ständigem Schütteln 5 Minuten lang. Dann lässt man abkühlen und zeigt durch erneutes Erwärmen das Verschwinden der thermoplastischen Eigenschaft. | Lehrer-/ Schülerversuch | Phthalsäureanhydrid | |
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Verhalten von Stärkefolie und von PE-Folie in feuchter Erde | Rotteversuch mit Verpackungsfolien | In einer Schale werden Stücke von Stärkefolie und Polyethylen-Folie mit Blumen- oder Komposterde bedeckt. Während der Einwirkzeit von einer Woche wird die Erde feucht gehalten. Man vergleicht die Veränderungen im Langzeitexperiment. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Verhalten von Kunststoffen gegenüber Chemikalien | Reihenuntersuchung zur Chemikalienresistenz von Gebrauchskunststoffen | Man stellt die angegebenen Lösmittel entweder in Tropfflaschen oder in kleinen Rggl. mit jeweiliger Tropfpipette bereit. Man gibt jeweils 1 Tropfen des Lösemittels auf die KS-Probe und lässt 1min lang einwirken. Dann prüft man die Wirkung durch Kratzen und Schaben mit dem Spatel auf der behandelten Oberfläche. Lösemittelreste werden mit Papiertuch abgewischt, Reste von Säuren und Laugen durch Eintauchen in Wasser beseitigt. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Aceton, Cyclohexanon, Ethanol (ca. 96 %ig), Natronlauge (konz. w= 32%), Salpetersäure (konz. w=____% (20-70%)), Toluol | |
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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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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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Trockenspinnverfahren mit UHU (TM) | KS-Fadenbildung durch Lösemittelverdunstung | Mittels Holzstäbchen holt man asu der Öffnung einer UHU(TM)-Tube ein Klebstofftröpfechen und zieht langsam einen langen dünnen Faden. Vor schwarzem Papier ist er gut sichtbar. | Lehrer-/ Schülerversuch | Aceton, Methylacetat | |
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Tiefziehen von Polystyrol | Thermoplastisches Umformen einer KS-Platte | 1) Ein sauberer Einwegbecher aus Polystyrol (PS oder 06) wird mit der Öffnung nach unten auf eine wärmefeste Unterlage gestellt. Dann erhitzt man ihn mit dem Heißluftföhn aus einer 20-25cm-Distanz, bis er sich im weichen Zustand zu einer Scheibe zusammenzieht. 2) Man legt die Scheibe auf die Nutsche einer Saugflasche, die an eine WS-Pumpe angeschlossen ist, erwärmt wieder mit Heißluft und stellt die Saugpumpe mit schwachem Sog an. | Lehrer-/ Schülerversuch | ||
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Synthese eines Mischpolymerisats | Copolymerisation von Styrol mit Maleinsäureanhydrid | Nach Rezeptur werden im Rggl. Maleinsäureanhydrid und Styrol vermischt. Man erhitzt über kleiner Brennerflamme, bis eine klare Lösung entsteht, und dann weiter 1-2 Minuten lang. | Lehrer-/ Schülerversuch | Styrol, Maleinsäureanhydrid | |
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Styrol als Vernetzer | Ein Duroplast aus Reparaturharz und Härterpaste | Handelsübliches Reparaturharz wird gemäß Vorschrift mit Härterpaste vermischt und intensiv verrührt. Das Gemisch wird mit einem Pinsel auf ein Stück Glasfasermatte aufgetragen, wo es aushärtet. | Lehrer-/ Schülerversuch | Maleinsäure, Ethylenglykol, Styrol, Benzoylperoxid (25% Wasser als Stabilisator) | |
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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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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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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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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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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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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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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 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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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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