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LNCU

LEBENSNAHER CHEMIEUNTERRICHT

2.0
SUCHERGEBNISSE: 334
Chemie
Sekundarstufe II
Reaktionswege in der organischen Chemie
Kunststoffe
Datum:

Vom Kunststoff zum Werkstoff

wie die Struktur die Eigenschaften bestimmt

09.11.2026
46773
42

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ID 46773

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Noel ThomasDavid Weninger
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Die Idee dahinterPDF

Eine Karosserie aus Kunststoff, und das schon in den 50er Jahren! Warum hat man da nicht einfach Blech genommen?

Vielleicht liegt das Detail in der Struktur. Das probieren wir aus: Wir stellen selbst Kunststoffe her und schauen genau hin.

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Trabant.1

Aufgaben

  1. Stellen Sie mit Hilfe der Monomer-Strukturen aus M1 begründete Vermutungen darüber auf, was die Eigenschaften der Polymere beeinflussen könnte, die sich aus ihnen bilden lassen.
  2. Führen Sie V1 durch und halten Sie Ihre Beobachtungen zu den entstandenen Produkten in der Ergebnistabelle M2 fest.
M1

Fünf Monomere

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Strukturformeln der Edukte.

V1

Polykondensation

Materialien
  • Schutzbrille
  • Becherglas 150 mL, trocken
  • Heizplatte
  • Glasstab
  • Spatel
  • Stoppuhr
  • Backpapier
Chemikalien
  • Zitronensäure
  • Glycerin, wasserfrei
  • Rizinusöl
  • 1,3-Propandiol
Aufbau und Durchführung

Vorsicht: Becherglas und Masse sind heiß.

  1. Die Edukte Ihres Ansatzes in das trockene Becherglas auf der Heizplatte geben.
  2. Unter ständigem Rühren mit dem Glasstab für die angegebene Dauer erhitzen.
  3. Die heiße Masse auf Backpapier gießen und abkühlen lassen.
  4. Die Festigkeit mit Spatel oder Glasstab prüfen und beobachten.

18 g Zitronensäure (A).

Bei 145 °C auf der Heizplatte erhitzen.

15 g Zitronensäure (A) und 3 g Glycerin (B).

Bei 145 °C auf der Heizplatte erhitzen, zuerst B einfüllen.

4,5 g Zitronensäure (A) und 10 g Rizinusöl (C).

Bei 145 °C auf der Heizplatte erhitzen, zuerst C einfüllen.

9 g Zitronensäure (A) und 7,5 g 1,3-Propandiol (D).

Bis zum Sieden erhitzen und weitere 5 Minuten erhitzen.

Entsorgen und Aufräumen
  • Reste in den Hausmüll geben.

  • Alle verunreinigten Labormaterialien spülen.

  • Alle Materialien an ihren Ursprungsort zurückstellen.

M2

Versuchsbeobachtungen

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Ansatz 1
Zitronensäure

Ansatz 2
Zitronensäure + Glycerin

Ansatz 3
Zitronensäure + Rizinusöl

Ansatz 4
Zitronensäure + 1,3-Propandiol

Aussehen
Farbe, Transparenz

 

 

 

 

Härte
eindrückbar, kratzbar, unverändert

 

 

 

 

Zug und Biegen
spröde, zäh, dehnbar

 

 

 

 

Rückstellvermögen
Ausgangsform nach dem Dehnen wieder erreicht?

 

 

 

 

Viskosität
dünnflüssig, zähflüssig, pastös, fest

 

 

 

 

 

Aufgaben

  1. Untersuchen Sie die entstandenen Produkte aus M3, indem Sie…
    1. die freien reaktiven Gruppen markieren.
    2. skizzieren, wie es zum Polymer weiterwachsen kann (Kette, Verzweigung oder Netz).
    3. intermolekulare Wechselwirkungen im Polymer einzeichnen.
  2. Erklären Sie,…
    1. warum sich die Eigenschaften der Polymere trotz gleicher Reaktionsart unterscheiden.
    2. wie die Makrostruktur die Eigenschaften genau beeinflusst.
  3. Sagen Sie für die Reaktion von Glycerin mit Phthalsäureanhydrid die Eigenschaften des Polymers voraus.
M3

Material

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Zwei Zitronensäure-Moleküle, über eine Esterbindung verknüpft.

Ein Zitronensäure- und ein Glycerin-Molekül, über eine Esterbindung verknüpft.

Ein Zitronensäure-Molekül und ein Ricinolsäure-Rest (R) des Rizinusöls, über eine Esterbindung verknüpft.

Ein Zitronensäure- und ein 1,3-Propandiol-Molekül, über eine Esterbindung verknüpft.

Phthalsäureanhydrid und Glycerin, durch Ringöffnung zum Halbester verknüpft.

von klein zu groß

  1. Ordnen Sie die Produkte der Ansätze 1 bis 5 mithilfe von M4 begründet einer Klasse zu.
  2. Erklären Sie, wie die molekularen Bausteine beschaffen sein müssten, damit ein Thermoplast entsteht.
  3. Begründen Sie die Entscheidung ein Duroplast zum Bau eines Trabanten zu verwenden.
M4

Drei Klassen, ein Prinzip

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Thermoplast
  • lineare oder wenig verzweigte Ketten
  • keine Verbindungen zwischen den Ketten
  • erweicht beim Erwärmen, schmilzt, wird beim Abkühlen wieder fest
  • wiederholt formbar
Elastomer
  • weitmaschig vernetzt
  • lange, bewegliche Kettenstücke zwischen den Verknüpfungsstellen
  • lässt sich dehnen und kehrt zurück
  • schmilzt nicht
Duroplast
  • engmaschig vernetzt
  • Ketten sind fest fixiert
  • hart, formstabil, spröde
  • nicht schmelzbar und nicht umformbar
Weiteres

Drei Klassen von Kunststoffen im Kettenmodell: lineare Ketten, weitmaschiges Netz, engmaschiges Netz.

Weitergedacht

  1. Entwickeln Sie einen Vorschlag für Monomere, die einen linearen, schmelzbaren Kunststoff ergeben, und begründen Sie ihn.

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Vom Kunststoff zum Werkstoff
wie die Struktur die Eigenschaften bestimmt
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