Polymeerchemie les 1

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Polymeerchemie

Voordat we verder naar het proces kijken, is er eerst voorkennis nodig!

Is dit een voorbeeld van
micro of macro?

1. micro
2. macro

Koperdraad is buigzaam
Is dit een voorbeeld van micro of macro niveau?

1. Macro
2. Micro

De moleculen trillen op een vaste plaats in het rooster.

1. Macro
2. Micro

Als we kijken naar de eigenschappen van een stof die je met het blote oog kunt waarnemen dan...

1. Kijken we naar de stof op microniveau
2. Kijken we naar de stof op macroniveau
3. Gaat het over natuurkunde in plaats van over scheikunde
4. Zowel macro als micro niveau.

1. hydrolyse
2. eliminatie
3. substitutie
4. additie

De stof / stoffen die vrijkomt bij de additie van water en propeen is:

1. propaan-2-ol
2. propaan-1 ol en propaan-2-ol
3. water
4. propaan-1-ol

Teken de condensatiereactie tussen butaan-1-amine en propaanzuur.

Leerdoelen van deze les

• Je kan een additiepolymerisatiereactie herkennen en opstellen
• Je kan een condensatiepolymerisatiereactie herkennen en opstellen. 
• Je kan een repeterende eenheid van een polymeer tekenen.
• Je kan herkennen uit welk monomeer een polymeer is opgebouwd.
• Je kan uitleggen hoe je een kunststof zwakker of sterker maakt.
• Je kan op microniveau de verschillen tussen thermoharders, thermoplasten  benoemen/uitleggen.

Polymeren

polymeer =

macromolecuul =
zeer groot molecuul

is opgebouwd uit

monomeren

Polymeren

• Polymeren zijn lange moleculen (dus geen zouten of metalen!), opgebouwd uit steeds herhalende eenheden (monomeren).

• Bekende polymeren zijn zetmeel, cellulose (natuurlijke polymeren) en kunststoffen (synthetische polymeren).

Kunststoffen maken

Kunststoffen zijn hele lange ketens van C's aan elkaar vast

Maken door middel van polymerisatie

Zetmeel

Op macroniveau

Op microniveau

In voeding wordt zetmeel onder andere gebruikt als bindmiddel in voedingswaren

Polyetheen op alle niveau's

Meso

Micro

Macro

keukengerei, dozen, flessen. Door de moderne productie- en verwerkingstechnieken kunnen polyetheen-variante

Repeterende eenheid

Het oranje stuk noemt men ook wel een repeterende eenheid

--> Een stuk wat zich in het molecuul constant herhaalt

Wat is het repeterende deel van dit molecuul?

Vorming polymeren 

• Additiepolymerisatie 
• Condensatiepolymerisatie

Deze twee vormen van polymerisatie worden nu verder uitgelegd. 

Additiepolymerisatie 

Een polymeer wordt gevormd door een aaneenschakeling van additiereacties tussen monomeren

Additiepolymerisatie

Hiernaast een voorbeeld in 'echte' scheikundetaal

• Dubbele binding wordt verbroken.
  
• De C's die aan aan deze binding zaten worden verbonden met de volgende alkeen, die weer zijn zijn binding ook weer breekt. 
• Etcetra

Schrijf de polyadditiereactie op van van het volgende monomeer (minimaal 3):

Polycondensatie...

....de andere manier om een polymeer te vormen

Uitgelegd aan de hand van een voorbeeld (vorming van een polyester)

Polyester

Polyester is een kunststof die in de fabriek wordt gemaakt. 

Het wordt gebrand en er blijft dan een elastisch goedje over. 

Een ester ontstaat door een reactie tussen een zuur(-COOH) en een alcohol(-OH).

Er zijn ook harde polyesters zoals flessen en plastic. Hierin is het een sterke stof wat zijn vorm goed behoudt. 

Als een alcohol met een zuur reageert...

condensatie

er onstaat een nieuwe stof, waarbij H₂O afsplitst! de nieuwe stof is een ester.

condensatiereactie = estervorming

Condensatiereactie van een ester

Hydrolyse: reactie waarbij een ester wordt afgebroken door toevoeging van H2O.

 

+ H2O   

                                           +   

methanol

propaanzuur

Is dus het tegenovergetselde van een condensatiereactie

Hoe herken je de stoffen waaruit een ester is ontstaan?

methanol

propaanzuur

1. herken de ester
2. "knip" de ester
3. ene kant was zuur (met c=o)
4. andere kant was alcohol
5. vul aan met -H en -OH

Welk alcohol en welk
zuur hebben gereageerd
en deze ester
gevormd?

zuur en alcohol?

zuur was C=O-OH, alcohol was -OH, H2O splitst af...

1. propanol en ethaanzuur
2. propaanzuur en ethanol
3. ethaanol en ethaanzuur
4. methanol en methaanzuur

Opdracht

Teken de ester van propaan-1-ol en ethaanzuur

Antwoord:





Had je dit goed?

1. Ja
2. Nee

We weten nu hoe polymeren op microniveau gevormd kunnen worden.

Hoe weet je wat de eigenschappen van dat materiaal zijn?

Sommige esters waren namelijk hard en zacht, maar dat zie je niet op macroschaal.  

Verklaring van macroniveau naar microniveau

Thermoharders

Macroniveau

Thermoharders zijn polymeren die bij verwarmen hard blijven. Ze worden minder gebruikt dan thermoharders, omdat ze moeilijker te produceren zijn en slecht recyclebaar. Ze worden onder andere gebruikt in:

• handvaten van pannen
• dobbelstenen 

MESONIVEAU:

Ze hebben 'crosslinks' tussen de ketens

Thermoplasten 

Macroniveau

Thermoplasten zijn polymeren die bij verwarmen zacht en buigzaam worden. Ze worden gebruikt bij:

• schuim
• folie
• buizen
• kabel
• vezels
• kunstglas

MESONIVEAU

Ze hebben lineaire en vertakte polymeerketens.

Thermoplast vs. thermoharder

mesoniveau

Demo bakeliet maken

Als je op microniveau kijkt, is dit dan een thermoharder of een thermoplast? 

Wat kan je zeggen wanneer de temperatuur verhoogd wordt? 

Thermohard of thermoplast? 

Thermoharder

Thermoharder: wordt niet zacht bij verwarmen (stopcontact), maar gaan kapot (het wordt zwart en er komt een gas vrij)

Ze worden minder gebruikt

vb: kunsthars: verf 

Melamine: campingborden

polyester: wildwaterglijbanen 

(polyester kan ook thermoplast zijn!)

Wat zou een thermoplast doen bij verwarmen?

Thermoplast

• lange losse moleculen
• moleculen komen los van elkaar bij verwarmen
• thermoplast vervormt bij verwarmen--> je kunt ze in een mal spuiten
  

TESTJE!

1. polycondensatie
2. poly-additie
3. polyester
4. polypeptide

Wat is hier op microniveau weergegeven?
(Je kunt inzoomen op de afbeelding)

1. thermoplast
2. thermoharder

Leg uit aan de hand van een eigenschap op moleculair niveau (microniveau) hoe een thermoharder te herkennen is.

Geef de reactievergelijking voor de vorming van een ester uit methanol en ethaanzuur.

Bij de polymerisatie van ethaandizuur en methaandiol wordt een polymeer gevormd.
a) Hoe heet dit type polymerisatie reactie?
b) Teken een stukje polymeer van 1 repeterende eenheid.