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Kunststoffe und Naturstoffe

Zehn Grundaufgaben von der Kunststoffkette bis zum Zucker — wer sie sicher löst, hat die ersten Punkte schon.

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Aufgabenblock — AFB I

Zehn Standardaufgaben zum Reproduzieren — vom Thermoplast über Peptide und Fette bis zur Fehling-Probe.

A1
Was lässt sich einschmelzen?
AFB I

In einer Wertstoffkiste liegen: eine Angelschnur aus Polyamid, ein Fahrradschlauch aus vulkanisiertem Kautschuk, ein Joghurtbecher aus Polystyrol (PS), ein Pfannengriff aus Phenolharz, ein Radiergummi aus vernetztem Kautschuk und eine PET-Getränkeflasche. Geben Sie an, wie viele dieser Gegenstände aus Thermoplasten bestehen und sich daher einschmelzen und neu formen lassen.

Kunststoffklassen: Thermoplaste: unvernetzte Ketten → schmelzbar. Elastomere (weitmaschig vernetzt) und Duroplaste (engmaschig vernetzt) schmelzen nicht, sie zersetzen sich.
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Thermoplaste: Polyamid-Angelschnur, PS-Becher, PET-Flasche. Fahrradschlauch und Radiergummi sind Elastomere, das Phenolharz ist ein Duroplast. = 3 Gegenstände
A2
Die Kette der Pfanne
AFB I

Die Antihaft-Beschichtung von Pfannen besteht aus Polytetrafluorethen (PTFE), das durch Polymerisation von Tetrafluorethen \(\ce{CF2=CF2}\) entsteht. Ein PTFE-Makromolekül hat die molare Masse \(M=5{,}0\cdot10^{5}\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\). Berechnen Sie, aus wie vielen Monomeren es aufgebaut ist.

Polymerisation: Bei der Polymerisation wird nichts abgespalten: Die Repetiereinheit \(\ce{[-CF2-CF2\bond{-}]}\) hat dieselbe molare Masse wie das Monomer, \(M(\ce{C2F4})=100\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\). \(n=\dfrac{M(\text{Makromolekül})}{M(\text{Repetiereinheit})}\).
Lösung anzeigen
\(n=\dfrac{5{,}0\cdot10^{5}\,\mathrm{g\,mol^{-1}}}{100\,\mathrm{g\,mol^{-1}}}\) = 5000 Monomere
A3
Wasser zählen
AFB I

50 Moleküle Hexan-1,6-diamin und 50 Moleküle Decandisäure verknüpfen sich durch Polykondensation zu einer einzigen unverzweigten Polyamid-Kette (PA 6.10). Geben Sie an, wie viele Wassermoleküle dabei abgespalten werden.

Polykondensation: Für jede neue Amidbindung \(\ce{-CO-NH\bond{-}}\) wird genau ein Wassermolekül frei. Zählen Sie die Bindungen zwischen 100 Bausteinen in einer Reihe.
Lösung anzeigen
100 Bausteine in einer Kette sind durch 99 Amidbindungen verknüpft; die beiden Kettenenden (eine Amino- und eine Carboxygruppe) bleiben frei. Wer \(2\cdot50=100\) rechnet, zählt eine Bindung zu viel. = 99 Wassermoleküle