Naturwissenschaften - Chemie - Polymerchemie - Der Polymerbegriff (P78000).2 Polymerbestandteile (2) - Nachweis von Polymerbestandteilen - Beilsteinprobe Experiment von: Seb Gedruckt: 24.03.204 3:09:20 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Welche Elemente außer Kohlenstoff und Wasserstoff können in Polymeren enthalten sein? Untersuche Kunststoffe auf das Vorhandensein von bekannten Elementen. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -
Zusatzinformationen Lerninhalte Polymere zersetzen sich beim Erhitzen. Bei einigen Kunststoffen lassen sich neben Kohlenstoff und Wasserstoff anhand der Zersetzungsprodukte Sauerstoff und Chlor nachweisen. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Für den Versuch können auch andere natürliche Polymere verwendet werden. Kunststoffe scheiden bei der "trockenen Destilation" im Regelfall kein Wasser ab. H- und P-Sätze Kupfer(II)-sulfat, wasserfrei: H30: H35: H39: H40: P273: P305 + P35 + P338: P302 + P352: P309 + P30: P50: Giftig bei Verschlucken. Verursacht schwere Hautreizungen. Verursacht schwere Augenreizung. Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung. Freisetzung in die Umwelt vermeiden. BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen entfernen. Weiter spülen. BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen. BEI EXPOSITION oder UNWOHLSEIN: GIFTINFORMATIONSTENTRUM oder Arzt anrufen. Inhalt/Behälter in einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Anmerkung zu den Schülerversuchen Da bei der Zersetzung von PVC-Pulver Chlorwasserstoff entsteht, sollte der Versuch unter dem Abzug durchgeführt werden. Dies ist wegen der Geruchsbelästigung auch für den ersten Versuchsteil zu empfehlen. - 2 -
Gefahren! Beim Erhitzen entstehen unangenehm riechende und gesundheitsschädliche Gase. Versuch möglichst unter dem Abzug durchführen! Schutzbrille aufsetzen! Hinweise Die vor allem in den natürlichen Polymeren vorkommenden Elemente Stickstoff, Schwefel und Phosphor können in ähnlicher Weise mit den Standard-Nachweisen (z.b. Hepar-Probe) identifiziert werden. Methodische Bemerkungen Der Wassernachweis mit Kupfersulfat und die Beilsteinprobe werden als bekannt vorausgesetzt. Gegebenenfalls sind sie durch einen Demonstrationsversuch einzuführen. Entsorgung Kunststoffreste in den Normalmüll geben. Kupferblech reinigen und für Wiederverwendung sammeln. Fest in den Reagenzgläsern anhaftende Zersetzungsprodukte mechanisch oder durch Ausglühen beseitigen. - 3 -
Material Material Material aus "TESS Chemie Set Polymerchemie" (Bestellnr. 5305-88) Position Material Reagenzglashalter bis d = 22 mm Bestellnr. 38823-00 Menge 2 Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm 38762-00 3 Schere, l = 0 mm, gerade, Spitze rund 6466-00 4 Reagenzglasgestell, 2 Bohrungen; d = 22 mm, Holz 37686-0 5 Löffelspatel, Stahl, l = 50 mm 33398-00 6 Tiegelzange, Edelstahl, l = 200 mm 33600-00 7 Reagenzglas, d = 8 mm, l = 8 cm, Laborglas, 00 Stück 37658-0 (2) 8 Schutzbrille, farblose Scheiben 3936-00 Chemikalien, Hilfsmaterial Position Material Bunsenbrenner nach DIN, Erdgas Bestellnr. 3265-05 Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW, lfd. Meter 3928-0 D(+)-Glucose, 250 g 30237-25 Sammlung Kunststoffproben für Schülerversuche 3730-00 Polyvinylchlorid, Pulver, 250 g 3745-25 Kupferblech, d = 0,0 mm, b = 00 mm, 00 g 307-0 Kupfer(II)-sulfat, wasserfrei, 250 g 3495-25 Für das Experiment benötigte Materialien - 4 -
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Aufbau Aufbau Gefahren Beim Erhitzen entstehen unangenehm riechende und gesundheitsschädliche Gase. Den Versuch möglichst unter dem Abzug durchführen! Schutzbrille aufsetzen! - 6 -
Durchführung Durchführung Ablauf Gib in das Reagenzglas einen Löffel Glucose (Abb. ). Erhitze dieses vorsichtig in der nichtleuchtenden Brennerflamme, bis eine Zersetzung eintritt (Abb. 2). Abb. Abb. 2 Gib dann auf die sich absetzenden Tröpfchen eine Spatelspitze wasserfreies Kupfersulfat (Abb. 3). Abb. 3 Verfahre anschließend ebenso mit den zerkleinerten Polymethylmethacrylatstückchen. Schneide aus dem Kupferblech einen etwa 2 cm breiten und 8 cm langen Streifen aus. Falte ihn so in der Mitte, dass eine Rinne entsteht. Fasse diese an einem Ende mit der Tiegelzange und halte sie solange in die nichtleuchtende Brennerflamme, bis diese keine Färbung mehr zeigt (Abb. 4). - 7 -
Abb. 4 Lass das Kupferblech etwas abkühlen, gib dann eine Spatelspitze Polyvinylchloridpulver darauf. Halte den Kupferblechstreifen erneut so in die Flamme, dass das Kunststoffpulver mit erhitzt wird (Abb. 5). Abb. 5 Entsorgung Kunststoffreste in den Normalmüll geben. Kupferblech reinigen und für Wiederverwendung sammeln. - 8 -
Auswertung Auswertung Beobachtung a: Notiere Deine Beobachtungen in allgemeiner Form. Glucose/Polymethylmethacrylat: Beide Stoffe zersetzen sich beim Erhitzen und färben sich unter Bildung unangenehm riechender Gase schwarz. Am kalten Teil des Reagenzglases setzen sich Tröpfchen ab. Gibt man hierauf wasserfreies Kupfersulfat, so färbt sich dieses blau. Beobachtung b: Polyvinylchlorid: - 9 -
Das Polyvinlylchlorid zersetzt sich beim Erhitzen auf dem Kupferblech. Die Brennerflamme zeigt einen deutlich grünen Saum. - 0 -
Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage a: Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen. a) Glucose/Polymethylmethacrylat: Da sich Kupfersulfat blau färbt, muss es sich bei den Tröpfchen um Wasser handeln. Die Polymere zersetzen sich also unter Wasserbildung. Frage b: Polyvinylchlorid: - -
Da das Kupferblech nach dem Ausglühen keine Flammenfärbung hervorruft, muss das PVC-Pulver einen Stoff enthalten, der zusammen mit Kupfer eine grüne Flammenfärbung hervorruft. Frage 2a: Welche Elemente werden mit diesen Versuchen nachgewiesen? a) Glucose/Polymethymethacrylat: Da bei dem Versuch Wasser entsteht, muss in beiden Polymeren sowohl Wasserstoff wie auch Sauerstoff enthalten sein. Anmerkung: Weisen Sie die Schüler/innen darauf hin, dass im Falle von Sauerstoff kein eindeutiger Nachweis vorliegt, da der Sauerstoff auch aus der Umgebungsluft stammen könnte. - 2 -
Frage 2b: Polyvinylchlorid: Kupferhalogenide färben die Flamme grün. Das PVC-Pulver muss also ein Halogen (Chlor) enthalten. Frage 3: Welche weiteren Elemente können in Kunststoffen enthalten sein? - 3 -