Probeklausur zum Seminar Naturwissenschaftliche Grundlagen der Farb- und

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1 Probeklausur zum Seminar Naturwissenschaftliche Grundlagen der Farb- und Beschichtungstechnologie im WS2016/2017 Name: Vorname: Matrikelnummer: Studienfach: Studiensemester: Wiederholungsklausur: nein / ja Lösen Sie die Aufgaben in den dafür vorgesehenen freien Feldern der Klausur und nutzen Sie gegebenenfalls die Rückseiten. Bitte schreiben Sie leserlich mit Kugelschreiber oder Füllhalter (Nicht mit Bleistift). Die Verwendung von Tabellenwerken oder anderen ilfsmitteln ist nicht gestattet. Die Klausur besteht aus 17 Aufgaben auf 6 nummerierten Blättern. Überprüfen Sie vor der Klausurabgabe die Vollständigkeit der Klausurblätter und bestätigen Sie dies bitte durch Ihre Unterschrift. Viel Erfolg beim Lösen der Klausuraufgaben. Unterschrift: Auswertung der Aufgaben: Aufgabe Max. Punktzahl Punkte Aufgabe Σ Max. Punktzahl Punkte Auswertung der Aufgaben und Ergebnis: Erreichte Punktzahl Maximale Punktzahl 100 % Bestanden/ nicht bestanden Note

2 1. Kreuzen Sie an, welche Arbeitsstoffe mit dem abgebildeten Gefahrensymbol gekennzeichnet sind. giftige Arbeitsstoffe umweltgefährliche Arbeitsstoffe leicht entzündliche Arbeitsstoffe brandfördernde Arbeitsstoffe explosionsgefährliche Arbeitsstoffe 2. Glasgeräte sind mehr oder weniger empfindlich gegenüber schnellen Temperaturwechseln. Beurteilen Sie bei welchem Glasgerät die Bruchgefahr am größten ist. Dünnwandiges Gefäß aus Quarz Dickwandiges Gefäß aus Quarz Dünnwandiges Gefäß aus Glas Dickwandiges Gefäß aus Glas Dickwandiges Gefäß mit hohem Quarzanteil 3. Ordnen Sie den drei Sektoren Bestandteile der Luft zu und geben Sie ihren Anteil in Prozent an. (je ein 1P pro Kasten+ 1P Prozentangaben) Stickstoff (78%) Sauerstoff (21%) Edelgase, Kohlenstoffdioxid (1 %) 2

3 4. Vervollständigen Sie den Kalkkreislauf in dem Sie passende Begriffe oder Formeln einfügen. (je 1P pro Feld, 2P pro Gleichung inkl. Aggregatzustände) CaCO 3 -CO 2 Gebrannter Kalk, Calciumoxid +CO 2 Ab(Löschen) - 2 O Ca(O) 2 Reaktionsgleichungen zum Kalkkreislauf:... 1) CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g)... 2) CaO (s) + 2 O (l) Ca(O) 2 (aq)... 3) Ca(O) 2 (s) + CO 2 (g) CaCO 3 (s) + 2 O (l) Erläutern Sie die Begriffe Thermoplast, Duroplast und Elastomer (inklusive Schemazeichnung auf der Rückseite) und nennen Sie jeweils ein Beispiel. (je 1P pro Erklärung und pro Skizze) Thermoplast: bestehen aus linearen, teils strauchartig verzweigten und eindimensionalen Makromolekülketten; untereinander nur durch zwischenmolekulare Kräfte, vor allem Wasserstoffbrückenbindungen verbunden; in einem bestimmten Temperaturbereich weich und formbar, beliebig gestaltbar; aushärten beim Abkühlen; der Vorgang ist reversibel und kann beliebig oft wiederholt werden ohne, dass die Verbindung ihre Eigenschaften verliert. Beispiel: Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyamid 3

4 Duroplast: bestehen aus einem dreidimensionalen, stark verknüpften Geflecht aus Makromolekülketten; aufgrund ihrer starren Struktur lassen sie sich nach dem Aushärten nicht mehr verformen; sehr stabil und bis zu einem bestimmten Punkt wärmeresistent; bei zu starkem Erhitzen setzt die irreversible Zersetzung (Pyrolyse) ein Beispiel: Phenolformaldehydharz Elastomer: sind gummielastische Kunststoffe; die Makromolekülketten sind miteinander verknüpft; bilden keine starre Struktur, sondern sind weitmaschig vernetzt; die einzelnen Makromolekülketten können bei Belastung aneinander vorbeigleiten und sich strecken; nach Ende der Belastung bildet sich die knäuelartige Ausgangstruktur wieder zurück Elastomere verlieren ihre Dehn- und Streckfähigkeit unterhalb der sogenannten Glasübergangstemperatur und werden hart und spröde Beispiel: Natur- oder Silikonkautschuk 6. Vervollständigen Sie die Tabelle mit den Abkürzungen und den korrekten vollständigen Namen des jeweiligen Kunststoffs. (Je 1P pro Lücke) Kürzel PE PA Name Polyethen/ Polyethylen Polyamid 4

5 PS PET PVC PF Polystyrol Polyethylentherephthalat Polyvinylchlorid Phenolformaldehyd-arz 7. Ordnen Sie die vorgegebenen Reaktionsgleichungen jeweils dem korrekten Reaktionstyp zu und geben Sie an, um welche Art von Kunststoff es sich handelt (2P pro Typ und pro Beispiel) n C C O O O C R 1 C O C C n + 2 N R N Polymerisation... Polyethen/ Polyethylen... Polykondensation... O O O C R 1 C N R 2 N + 2 O Polyamid... n O (C 2 ) m O + n O C N (C 2 ) m N C O O (C 2 ) m O C N (C 2 ) m N C O n Polyaddition... Polyurethan Nennen Sie die auptbestandteile eines Lackes und geben Sie jeweils ein Beispiel. (je 0,5 P pro Bestandteil inklusive Beispiel) Bindemittel: z.b. Leinöl... Pigment z.b. Titandioxid... Lösemittel z.b. Toluol... Additiv z.b. Cobaltseife... (ärter)... 5

6 9. Nennen und beschreiben Sie kurz, welche beiden Arten von Vorgängen bei der ärtung eines Lackes ablaufen können. (2P je Vorgang, 1P Name+1P Erläuterung) Physikalische Trocknung: Abdampfen des Lösemittel, Zusammenkleben des Bindemittel durch Sekundärkräfte (kalter Fluss)... Chemische ärtung: chemische Reaktion führt zur Filmbildung (Polymerisierung etc., ausgelöst durch Strahlung, Wärme, Katalysator etc.) 10. Geben Sie wesentliche Unterschiede zwischen einem Pigment und einem Farbstoff als Farbmittel an (je Unterschied 1P) Pigment: unlöslich, kristallin, unbunt bis farbig, transparent oder deckend... Farbstoff: löslich, molekular, farbig, transparent Definieren Sie in eigenen Worten die Begriffe additive und subtraktive Farbmischung (2P pro Begriff) additive Farbmischung: Farbeindruck entsteht durch inzufügen eines weiteren Farbreizes subtraktive Farbmischung: Farbeindruck durch Absorption (Subtrahieren) der Spektralfarben, Komplementärfarbe wird erkannt 6

7 12. Beschriften Sie die folgende Destillationsapparatur, indem Sie die Begriffe aus dem Kasten verwenden und kennzeichnen Sie die Richtung des Kühlwasserflusses mit Pfeilen. (1P pro Feld, + Pfeile) Destillat Sumpftemperatur eizplatte Kopftemperatur Vigreux-Kolonne Lösemittelgemisch Kühler Auffangkolben Ölbad Kopftemperatur Vigreux-Kolonne Kühler Sumpftemperatur Auffangkolben Destillat Lösemittelgemisch Öl-Bad eizplatte 13. Ergänzen Sie die folgende Tabelle: (1P je Name, je 0,5 für B/S, je Teilchen) Name Säure (S) oder Base (B) gebildete Ionen in Wasser NaO Natronlauge B O - Cl Salzsäure S 3 O + 2 SO 4 Schwefelsäure S 2x 3 O + N 4 O Ammoniak B O - C 3 COO Essigsäure S 3 O + 7

8 14. Kreuzen Sie an, in welcher Zeile alle Angaben für die wässrige Lösung der angegebenen Stoffe richtig zugeordnet sind. (2p für Kreuz) Fe 3 (SO 4 ) 2 Na 2 CO 3 NaCl neutral neutral alkalisch sauer alkalisch sauer sauer alkalisch neutral neutral neutral sauer alkalisch sauer alkalisch 15. a) Skizzieren Sie den off'mannschen Zersetzungsapparat (4P). b) Benennen Sie die entstehenden Gase und deren Nachweise. (je 1P) Saurestoff: Glimmspanprobe... Wasserstoff: Knallgasprobe... c) Erklären sie, aus welchem Grund Gleichstrom und nicht Wechselstrom verwendet wird. (1P) Erzwungene Redoxreaktion, Ionen müssen gerichtet zu den Elektroden wandern können, um Reaktion einzugehen Taucht man einen Zinkstab in eine Kupfer(II)-sulfat-Lösung, so scheidet sich metallisches Kupfer am Zinkstab ab. Kreuzen Sie den entsprechenden Grund an. (2P für Kreuz) Kupfer-Ionen geben Elektronen ab Zink-Ionen geben Elektronen ab Kupfer ist schwerer und setzt sich daher am Zinkstab ab Zink-Atome und Kupfer-Ionen tauschen Elektronen aus Zink ist schwerer und fällt deshalb in die Lösung 17. Nennen Sie verschiedene Methoden des Korrosionsschutzes (2P je Beispiel). Anodischer, kathodischer Korrosionsschutz, Passivierung/ Schutzschicht... 8

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