Auf welche Eigenschaften lassen sich Kunststoffe untersuchen? (1)

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Polymerchemie - 3 Erste Identifizierung von Kunststoffen (P ) 3.1 Kunststoffeigenschaften (1) - Mechanische Eigenschaften von Kunststoffen Experiment von: Seb Gedruckt: :16:47 intertess (Version B214, Export 2000) Aufgabe Aufgaben Auf welche Eigenschaften lassen sich Kunststoffe untersuchen? (1) Untersuche Klang- und mechanische Eigenschaften einiger Kunststoffe. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen

2 Zusatzinformationen Lerninhalte Kunststoffe besitzen unterschiedliche physikalische, insbesondere mechanische Eigenschaften. Aus diesen Eigenschaften können Rückschlüsse auf die Struktur der Polymere gezogen werden. Diese Eigenschaften sind für weitere Verarbeitung und Verwendbarkeit wichtig. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Für den Versuch können auch andere Kunststoffe verwendet werden. Die hier vorgeschlagene Polymere sind insbesondere wegen des Klangunterschiedes zu empfehlen. Sollten nicht die Kunststoff-Proben aus der Probensammlung verwendet werden, ist auf etwa gleichartig geformtes Material zu achten. H- und P-Sätze Keine Gefahrenstoffe im Versuch vorhanden. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Die Klangunterschiede werden nur deutlich beim Fallenlassen auf hartes Material. Normale Schultische sind durchaus geeignet, jedoch nicht dämpfende Unterlagen. Gefahren! Beim Zerbrechen können Teile absplittern. Schutzbrille aufsetzen! Hinweise Klang und mechanische Eigenschaften sind im hohen Maße von der Struktur der Makromoleküle und den zwischen Ihnen wirkenden intermolekularen Kräften abhängig, - 2 -

3 sie können also zu einer Klassifizierung und Identifizierung dienen. So weisen alle Polyolefine einen dumpfen Klang auf. Methodische Bemerkungen Dieser experimentell wenig aufwendige Versuch kann je nach Lerngruppe eher phänomenologisch, aber auch theoretisch anspruchsvoll ausgewertet werden. Insofern sind die angeführten Aufgabenlösungen entsprechend dem Kenntnisstand der Lerngruppe zu modifizieren. In der SEK II ist unter Verwendung des Entropiebegriffs eine vertiefende Diskussion des Zusammenhangs zwischen mechanischen Eigenschaften und Ordnungsgrad möglich. In diesem Zusammenhang ließe sich auch das "Erinnerungsvermögen" von Thermoplasten sowie die Temperaturkomponente bei der Streckung von Gummibändern heranziehen. Entsorgung Kunststoffreste in den Normalmüll geben

4 Material Material Material aus "TESS Chemie Set Polymerchemie" (Bestellnr ) Position 1 Material Löffelspatel, Stahl, l = 150 mm Bestellnr Menge 1 2 Schutzbrille, farblose Scheiben Chemikalien, Hilfsmaterial Position Material Sammlung Kunststoffproben für Schülerversuche Bestellnr Menge Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -

5 Aufbau Aufbau Gefahren Schutzbrille tragen! - 5 -

6 Durchführung Durchführung Ablauf Lasse aus etwa 30 cm Höhe die verschiedenen Kunststoff-Stäbchen auf die Arbeitsplatte fallen (Abb. 1). Vergleiche den Klang, trage das Ergebnis in Tabelle 1 ein. Abb. 1 Versuche die Kunststoff-Stäbchen mit dem Fingernagel zu ritzen (Abb. 2). Trage das Ergebnis in Tabelle 2 ein. Abb. 2 Versuche mit der Spatelspitze, die Stäbchen zu ritzen (Abb. 3). Trage das Ergebnis ebenso in die Tabelle 2 ein

7 Abb. 3 Verbiege die Stäbchen kräftig (Abb. 4), trage das Ergebnis in Tabelle 3 ein. Abb. 4 Entsorgung Kunststoffe in den Normalmüll geben

8 Auswertung Auswertung Auswertung 1: Notiere Deine Beobachtungen in allgemeiner Form. Die Kunststoff-Stäbchen zeigen beim Fallenlassen einen unterschiedlichen Klang, wobei größere Ähnlichkeiten auftreten können. Einige Kunststoffe sind leicht ritzbar, andere erst bei größerer Gewaltanwendung. Teilweise lassen sich Späne abheben. Beim Verbiegen zerbrechen einige Proben, während sich andere weitestgehend verbiegen lassen. Auswertung 2: Trage die Ergebnisse in die Tabelle ein

9 Tablle 1: Kunststoffe dumpf Klang scheppernd blechartig holzartig ritzbar (ja/nein) mit Fingernagel mit Spatelstiel PE (HD) nn nn PP nn nn PS nn nn PMMA nn nn PC nn nn UP nn nn Tabelle 2: Kunststoffe PE (HD) PP PS PMMA PC UP Verhalten beim verbiegen nnnnn nnnnn nnnnn nnnnn nnnnn nnnnn - 9 -

10 Tabelle 1 Kunststoffe dumpf Klang scheppernd blechartig holzartig mit Fingernagel ritzbar (ja/nein) mit Spatelstiel PF( HD) X ja ja PP X nein ja PS X nein ja (Spanbildung) PMMA X nein ja PC X nein ja UP X nein ja (Spanbildung) Tabelle 2 Kunststoffe PE (HD) PP PS PMMA PC UP Verhalten beim Verbiegen Vollständig verbiegbar Vollständig verbiegbar zerbricht zerbricht unter Splitterbildung weitgehend verbiegbar zerbricht

11 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage 1: Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen. Der Klang mancher Kunststoffe ist charakteristisch, so dass eine erste oberflächliche Identifizierung am Klang bereits möglich ist. Ebenso lassen sich Kunststoffe nach ihren mechanischen Eigenschaften grob einteilen und identifizieren. Frage 2: Welche Schlussfolgerungen auf die Struktur und Dichte kann man aus den Beobachtungen ziehen?

12 Aus dem teilweise sehr unterschiedlichen physikalischen Verhalten der Kunststoffe folgt, dass ihre molekulare Struktur und ihre Dichte sehr unterschiedlich sein muss. So muss es Kunststoffe mit relativ geringer Dichte und wenig vernetzten Molekülen geben, die sich leicht verbiegen und mechanisch verändern lassen. Andere Kunststoffe, die wie Kristalle oder Glas brechen, müssen dagegen einen höheren Ordnungsgrad aufweisen. Frage 3: Unter welchen Gesichtspunkten ist das untersuchte Verhalten der Kunststoffe noch wichtig? Die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften spielen sowohl bei der Verarbeitung wie auch bei der Anwendung der Kunststoffe eine sehr große Rolle