Im Rahmen eines modernen und spannenden Chemieunterrichts sind Experimente unverzichtbarer Bestandteil. Aufgrund von immer strengeren Gesetzen wird die Durchführung von so manchem Standard-Versuch erschwert bis unmöglich gemacht. Anbei ist eine Vielzahl von Versuchen für die Sekundarstufe 1 aufgeführt, welche so, zumindest in NRW, durchgeführt werden können.
Inhaltsverzeichnis
Eigenschaften
Beobachtung
Didaktische Auswertung
Synthese
Beobachtung
Didaktische Auswertung
Polyurethanschaum
Beobachtung
Didaktische Auswertung
Styropor-Schäumung
Beobachtung
Didaktische Auswertung
Fachliche Auswertung; Kunststoffe
Spezielle didaktische Fragen
Trennung nach Dichte
Kunststoffrecycling
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, grundlegende Eigenschaften und Synthesewege verschiedener Kunststoffe durch praxisnahe Versuche zu demonstrieren und deren didaktische Einordnung in den Chemieunterricht zu beleuchten. Dabei wird insbesondere untersucht, wie makromolekulare Strukturen durch Polymerisationsreaktionen entstehen und welche materialtechnischen Unterschiede sich daraus für die Verwendung und das Recycling ergeben.
- Untersuchung von Kunststoffeigenschaften (Brennbarkeit, Rußbildung, Chlor-Nachweis)
- Synthese von Makromolekülen mittels Polykondensation und Polyaddition
- Prozess der Schäumung bei Polyurethan und Styropor
- Fachliche Systematisierung von Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren
- Didaktische Konzepte zur experimentellen Vermittlung chemischer Prozesse
Auszug aus dem Buch
Fachliche Auswertung; Kunststoffe
Kunststoffe sind aus sich wiederholenden Einheiten aufgebaute Makromoleküle mit hoher Molekülmasse. Sie sind ein Beispiel für künstlich hergestellte Polymere, also Einheiten in denen sich Monomere wiederholen. Sie werden aus dem Rohstoff Erdöl gewonnen. Ein Ansatz zur Polymer Klassifizierung ist ihr Verhalten bei Hitzeeinwirkung. Es werden drei Klassen voneinander unterschieden. Thermoplaste bestehen aus langen, linearen oder verzweigten Fäden aus Monomer Einheiten. Sie werden bei Hitze weich. Dieses Verhalten lässt sich zum Recyceln nutzbar machen.
Elastomere sind thermoplastische Kunststoffe mit einer geringen Anzahl von Querverbindungen zwischen den langen Polymerfäden. Sie lassen sich auseinander ziehen und prallen gut ab.
Duroplasten hingegen schmelzen nicht und können deshalb auch nicht so leicht recycelt werden. Bei der Produktion entstehen viele Querverbindungen zwischen den Polymerfäden. Aus diesem Grund sind diese Kunststoffe sehr hart.
Zusammenfassung der Kapitel
Eigenschaften: Vorstellung experimenteller Vorschriften zur Bestimmung von Brennbarkeit, Rußbildung und zur Identifikation von Chlor mittels Beilstein-Probe.
Synthese: Beschreibung eines Versuchs zur Herstellung eines Polyamid-Fadens durch Grenzflächenpolykondensation unter Verwendung von Hexandiamin und Sebacinsäuredichlorid.
Polyurethanschaum: Erläuterung eines praxisnahen Versuchs zur Schäumung von Polyurethan durch die Reaktion von Desmodur und Desmohen.
Styropor-Schäumung: Dokumentation eines Versuchs zur Volumenzunahme von EPS-Kügelchen unter Hitzeeinwirkung.
Fachliche Auswertung; Kunststoffe: Theoretische Herleitung der verschiedenen Kunststoffklassen (Thermoplaste, Elastomere, Duroplaste) und Erläuterung chemischer Prozesse wie Polyaddition und Kondensationspolymerisation.
Spezielle didaktische Fragen: Diskussion von Methoden zur Mülltrennung mittels Dichtegradienten und tabellarische Gegenüberstellung von Vor- und Nachteilen verschiedener Recyclingverfahren.
Schlüsselwörter
Kunststoffe, Makromoleküle, Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere, Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation, Beilstein-Probe, Kunststoffrecycling, Chemiedidaktik, Verbrennungsreaktion, Dichte, Monomere, Ethen
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die chemischen Grundlagen und Eigenschaften von Kunststoffen sowie deren experimentelle Darstellung im schulischen Chemieunterricht.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Felder sind die Klassifizierung von Kunststoffen, chemische Syntheseverfahren, das thermische Verhalten sowie Ansätze für das Recycling.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, chemische Prozesse der Kunststoffherstellung durch Schülerversuche greifbar zu machen und didaktisch für die Schule aufzubereiten.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es werden klassische chemische Laborexperimente (Verbrennung, Grenzflächenpolymerisation, Schäumung) sowie fachliche Literaturanalysen zur Stoffgruppen-Systematisierung eingesetzt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst Versuchsbeschreibungen und Beobachtungen zu verschiedenen Kunststofftypen sowie deren theoretische Einordnung in Syntheseprozesse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Typische Begriffe sind Makromoleküle, Polymerisation, thermisches Verhalten, Recycling und didaktische Umsetzung.
Warum ist der Beilstein-Test kein spezifischer Nachweis?
Er weist zwar allgemein Halogenatome nach, ist jedoch anfällig für Fehlinterpretationen und kann bei der Verbrennung von PVC gefährliche Schadstoffe wie Dioxine freisetzen.
Welche Rolle spielt die Dichte beim Kunststoffrecycling?
Die Dichte erlaubt eine mechanische Trennung verschiedener Kunststoffsorten im Wasserbad, da Materialien mit unterschiedlicher Dichte aufschwimmen oder absinken.
- Arbeit zitieren
- Christoph Höveler (Autor:in), 2015, Schulorientiertes Experimentieren im Chemieunterricht mit Kunststoffen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/324101
