Studera figursidorna (4-6)!

Transkript

1 Lärare Allmänt om polymerer De polymerer vi presenterar i lådan är syntetiska polymerer. För eleverna kanske polymerer är liktydigt med plast, men det är viktigt att eleverna får klart för sig att naturliga polymerer är ofantligt mycket vanligare och minst lika viktiga. ellulosa är t ex värdens vanligaste organiska förening, våra kroppsfunktioner är helt beroende av proteiner, vi äter stärkelse och lagrar glykogen i levern för att snabbt skaffa musklerna energi. De syntetiska polymererna är alltså ett sätt att härma naturens molekyler. Även om sådant material inte ligger i lådorna kan man studera t ex pappersfibrernas riktning i en tidning genom att riva den i två riktningar (och jämföra senare med en plastpåse). Man kan denaturera proteiner med värme, med syra och med sprit. Man kan göra "mjölkplast" ur en skvätt mager mjölk som man häller lite ättika i, filterar och formar. Kort sagt polymerer är en stor del av vår tillvaro och borde vara en stor del av elevernas kemiska allmänbildning/medborgarkunskap. Studera figursidorna (4-6)! m indelning av plaster De syntetiska polymererna byggs upp av små molekyler - monomerer. Antingen adderas monomerer till en polymer (additionspolymerisation) eller så binds de små molekylerna genom en kondensationsreaktion till en polymer - kondensationspolymerisation. I det sistnämnda fallet kommer någon liten molekyl att bli biprodukt. Syntesmetoden är ett sätt att dela in polymererna. En annan utgångspunkt när man beskriver polymerer är att ordna dem i termoplaster resp härdplaster. Termoplasterna har molekylkedjor som attraheras till varandra av svaga bindningar - van der Waals-bindning och i några fall vätebindningar. Eftersom van der Waalsbindningens styrka beror av molekylernas area får man en skaplig sammanlagd hophållande kraft när molekylerna är långa polymerkedjor. Vätebindningarna mellan kedjorna kan också bli många och tillsammans starka. Bland våra material finns flera exempel på starka och användbara termoplaster och deras tillämpningar. ärdplasternas molekyler ser ut som fisknät ungefär. Det betyder att polymern har fått kovalent bundna molekyler på tvärs mellan de långa polymerkedjorna. ärdplasterna görs oftast i två steg. Först görs långa polymerkedjor. Man ser till att dessa polymerer innehåller grupper som kan reagera vidare med en annan monomer, kanske genom en kondensationsreaktion eller genom en addition. Polymerer i nätverk har några speciella användningsområden som du träffar på i vårt material - i blöjor t ex. Det är stor skillnad mellan de båda plasttyperna. En termoplast kan smältas formas om och användas igen, medan en härdplast behåller sin form i värme tills den sönderdelas. Det finns massor av olika plaster. Ett sätt att tänka sig några vanliga additionspolymerers släktskap är att starta med den enklaste - polyeten - och se hur utbyten av väteatomer i eten (och polyeten) mot andra atomer eller atomgrupper "skapar" nya polymerer. Några exempel finns på figursidorna. 1

2 Lärare m plasters egenskaper En additionspolymers hårdhet och den temperatur där den börjar mjukna hänger ihop med hurdana sidogrupper den har, med kedjelängd och om kedjorna packar sig tätt eller oordnat. Eleverna kanske observerar en viss skillnad i utseende på lågdensitetspolyeten, LDPE och högdensitetspolyeten, DPE. LDPE är mer genomskinlig än DPE. DPE ser alltså vitare ut. En polymer som är genomskinlig som glas är lik glas i den meningen att den är väldigt oordnad, som välkokt spagetti. Inga kristall-liknande områden kan reflektera ljuset. Molekylerna i en polymer kan också packa sig parallellt i områden här och där (som dåligt kokt spagetti där man kan få buntar som klistrat ihop sig). Då kommer ljuset att reflekteras mot dessa partier och polymeren blir mindre genomskinlig. Packningen av molekylerna är tätare och densiteten alltså större. elt oordnat som t ex i LDPE (Ur PIRs material "Plastskolan") Vissa områden är ordnade som t ex i DPE När en polymer "löser sig" i ett lösningsmedel kommer kedjorna att finnas kvar, även om polymeren inte längre är synlig för blotta ögat. Lösningsmedlet tränger in mellan kedjorna så att de lösgör sig från varandra. Det bildas alltså inte monomerer vid upplösningen. Det är inte så lätt att lösa en polymer. astigheten är låg. När bara delar av kedjorna lösgjort sig från varandra kan inte dessa delar transporteras bort i lösningen som om man hade en jonkristall eller ett ämne med låg molmassa. ela kedjan måste frigöras först. Lösningsmedlet för en plast har oftast stor släktskap med plasten. Toluen påverkar t ex polystyren (se figursidan). Det är också därför som vissa fläckar tycks bita sig fast i plast - morotsfärgämnets molekyl är t ex ganska likt en vanlig polyetenmolekyl och vandrar in en bit i plasten. Mjukgörare (mycket använt och debatterat för PV) ska lösa sig bland polymer-molekylerna och öka deras rörlighet! 2

3 Lärare Polymerisationsdrama För att lära dina elever om polymerisation kan du använda dig av dramatisering. Utgå ifrån: En kolatom symboliseras av elevens huvud. Varje kolatom har fyra valenselektroner, två öron och två armar. För att visa Eten, 2 4 kan man se vätena som bundna till öronen och dubbelbindningen blir två elever som tar varandra i händerna. En knuten näve blir ytterligare ett väte som är bundet till kolatomen. 1. Börja med att para ihop eleverna två och två som etenmolekyler, monomerer. 2. Med hjälp av högt tryck och hög temperatur (eleverna trängs ihop och börjar skaka) kan någon dubbelbindning gå upp (något par släpper ena paret händer och börjar istället vifta med dem). 3. Dessa molekyler som kallas radikaler startar polymerisationen. (Låt de fria händerna ta tag i någon hand i en annan etenmolekyl, vars bindning då spricker.) 4. Till slut har hela gruppen bildat en eller flera långa kedjor, polymerer. De kolatomer som är längst ut i kedjan binder till tre väte. (Knuten näve och två öron.) I verkligheten krävs en initiator för att polymerisationen ska ske. Jämför hur det skulle se ut när polymerisation sker av propen till polypropen. Märksystem PIR (Plastbranschens informationsråd) har material som du kan använda i din undervisning t.ex. Plattform medan Plastskolan passar gymnasiet och lärare som vill veta mer Även KR:s material, Från Raff till Rengöring - som till sin helhet finns tillgänglig på nätet - kan användas. 3

4 Lärare På följande sidor finns strukturformler för de plaster som nämns i materialet, dels additionsplaster dels kondensationsplaster. Monomer Polymer polyeten, PE R R= 3 3 propen polypropen, PP R=l l vinylklorid (kloroeten) l l polyvinylklorid, PV l l l R= monomeren, som skulle vara vinylhydroxid, existerar ej polyvinylalkohol, PV F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F tetrafluoroeten 4 polytetrafluoroeten, PTFE

5 Lärare R= styren (fenyleten) polystyren R= akrylsyra polyakrylsyra, bara kedja och sidogrupper utritade Nedan natriumpolyakrylat. BS att man kan tvärbinda två kedjor med en kondensationsreaktion mellan en syragrupp på vardera kedjan och en diamin. Se också nästa sida. Na+ Na+ 5

6 Lärare Kondensationsplaster PET är en kondensationsplast. Man kan uppbyggnaden som om tereftalsyra kondenserats med glykol, och PET är alltså en polyester, PolyEtylenTereftalat. Estergruppen markerad 2 2 Glykoldelen Tereftalsyradelen Polyamid, (Nylon, 6,6-nylon) kan ses som en kondensationsprodukt av en disyra på en kedja av 6 kolatomer (förutom syragrupperna) och en diamin på en kedja av 6 klatomer. Amidgruppen är inringad. Det fria elektronparet på kväveatomen är delokaliserat över hela amidgruppen, vilket gör att gruppen blir plan. N N N + 2 Twaron och Kevlar är samma polymer, en para-aramid. (Två olika fabrikat.) Liksom nylon har polymeren amidgrupper men istället för med kolkedjor kopplar amidgrupperna ihop aromatringar. Amidgrupperna sitter i paraställning, (därav namnet) vilket är viktigt för fibern styrka. (Se elevmaterialet). N N N N Nedan en polyakrylsyra (eller delvis neutraliserad till natriumpolakrylat) kondenserad med en diamin och därmed en härdplast (nätverkspolymer). Återigen en amidbindning. N R N Det här är bara ett litet axplock av renodlade polymerer, det finns mängder av copolymerer, blockpolymerer etc. För mer information rekommenderas Plastskolan (PIR). 6

7 Lärare ur kan man experimentera med vanlig plast? Flera av de experiment vi beskriver hänger ihop, kan köras parallellt och gäller vanliga plaster generellt. Vi har därför samlat kommentarerna runt fem experiment till en grupp nedan. I senare avsnitt presenterar vi experiment som är utformade för speciella polymerer. Som en inledning till plaster föreslår vi följande: Någon form av undersökning av hårdhet ( PP, PP, PS och PV en jämförelse ) en undersökning/sortering av plasterna med hjälp av deras olika densitet ( Vilken plast? ), en undersökning av hur de skiljer sig vid upphettning och förbränning, speciellt PV på koppartråd och PV:s avgaser ( Vilken plast innehåller klor? ), ur ser en plastfolie ut inuti och är plast verkligen tät? ( Slit och dra och "Läckande plast") Polyeten, polypropen, polystyren och polyvinylklorid en jämförelse En ganska öppen lab där eleven arbetar i grupp eller självständigt. Kräver inte så mycket förberedelse. Ganska kort. Till denna laboration finns elevteori och frågor. Begrepp: Atom, molekyl Mål: Kunskap om kemiska föreningar. Utvecklar sin förmåga att tolka iakttagelser och experiment mot bakgrund av hur de olika polymermolekylerna ser ut. Kunna uppge några kemisktekniska produkter i vardagslivet. Tips: Ta gärna med en skärbräda i plast eller andra saker som finns i hemmet som är gjorda av PE, PP eller PS. Eleverna kommer upptäcka att det är mycket svårt att använda pärlorna (granulat är det rätta ordet) för att bestämma hårdhet. Uppmana dem att leta efter föremål gjorda av respektive plast med hjälp av märksystemet. fta är den hårda plasten också skör, som t ex en polystyrenmugg. Laborationen kan göras som en del av laborationen Vilken plast? då eleverna inte bara sorterar de olika plasterna utan också ges tillfälle att beskriva dem vad gäller hårdhet. Eller parallellt med Vilken plast innehåller klor? som fordrar dagskåp. 7

8 Lärare Vilken plast? Laborationen finns i två varianter, en mer öppen och en strukturerad/styrd. Till denna laboration finns elevteori (Alla dessa plaster) och frågor. Begrepp: Densitet, smältpunkt, härdplast, termoplast Mål: Att eleven ska kunna beskriva, jämföra, sortera och ordna ämnen efter egenskaper. Förstå varför ämnen flyter eller sjunker i vatten. Styrd/strukturerad laboration kunna följa en labinstruktion lugnt och säkert. Mer öppen laboration eleven ska självständigt eller i grupp planera och genomföra experiment utifrån egna erfarenheter samt dra slutsatser utifrån resultatet. Tips: Diskutera med eleverna varför man återanvänder termoplast resp återvinner den som energi (polyeten samlas inte in, den förbränns med hushållssoporna.) Ge eleverna problemet att de för att kunna återvinna plaster måste kunna sortera dem på ett automatiskt sätt något som än så länge sker manuellt med de hårda plasterna. Det enklaste sättet är att använda deras densitet! Densitetsbegreppet måste naturligtvis vara klart för eleverna före laborationen. Utmana eleverna att komma på att saltlösningar har högre densitet än vatten. (Diskutera Döda havet.) Eleverna kan använda vanligt koksalt i koncentrerade lösningar och på så vis få kvar problemet att skilja på PET och PV och eventuellt nylon, som har nära lika densiteter. Man kan starta med ren T-röd, lägga i sina plastprover och späda med vatten efter hand. En efter en kommer plastpärlorna att flyta upp och just då kan man mäta densiteten (om man har möjlighet och tycker det är nödvändigt). På motsvarande sätt kan man starta med den starkaste saltlösningen och späda med vatten tills pärlorna sjunker. Meningen med laborationen bör vara att eleverna i ett provrör får en salig röra av plastpärlor och blir uppmanad att sortera dem (det räcker kanske med en av varje). Låt facit i form av märkta påsar med plaster ligga framme, eleverna kan då se om de sorterat rätt. Plastgranulaten skiljer både i storlek, genomsynlighet och form. Ge gärna eleverna tid till att bygga eller rita upp hur de olika molekylerna ser ut. Nylon som inte beskrivs bland dessa enkla additionspolymerer, är lite speciell eftersom den går enkelt att färga se laborationen Att färga en plast. I den mer styrda versionen av Vilken plast? föreslår vi vanligt salt. Man kan göra lösningar av kalciumklorid med olika densitet enligt tabellen på nästa sida och pröva varje plast för sig. Föga upphetsande, men en möjlighet för ambitiösa. Men det går åt mycket kalciumklorid. Brännprov kan vara populärt: Plaster smälter och brinner på olika sätt. Låt eleverna iaktta och noga beskriva om plasten smälter eller ej, om lågan ser olika ut, om lågan sotar etc. Kan också kombineras med Vilken plast innehåller klor? Riskbedömning: Etanol är mycket brandfarligt och bör användas tidigast i åk 6. Plaster ska inte upphettas annat än i dragskåp eftersom ohälsosamma, icke färdigoxiderade produkter kan bildas. 8

9 Lärare Några saltlösningar med densiteter ρ = 0,911 g/cm 3 52% etanol (mass%) (61,9 cm 3 95% alkohol späs till 100 cm 3 ) ρ = 0, % etanol (46,7 cm 3 95% alkohol späs till 100 cm 3 ) ρ = 0, % etanol (30,3 cm 3 95% alkohol späs till 100 cm 3 ) ρ = 1,0505 6% al 2 (6 g vattenfri al g vatten eller 8,0 g al g vatten, obs att vattenfri kalciumklorid reagerar exoterm med vatten) ρ = 1, % al 2 (32g + 68 g eller 42,4g + 57,6g enligt ovan) ρ = 1, % al 2 (40g + 60 g eller 53g + 47g enligt ovan) Säkert finns det en densitetsmätare på fysiken. Recepten ovan är gjorda för odenaturerad sprit, och stämmer inte exakt för T-röd, mät alltså densiteten och justera eventuellt. Densiteten för några plaster uppges till (g/cm 3 ): DPE: 0,952-0,965 PS: (inte skummad) 1,04-1,05 LDPE: 0,917-0,940 PS (skum): varierande men alltid < 1 PET: 1,29-1,4 PV (hård) 1,30-1,58 PP: 0,900-0,910 PV (mjuk) 1,16-1,35 PA (nylon, polyamid) 1,14 Några plaster och deras födelseår elluloid 1869 ellulosaacetat 1927 PV 1927 Polystyren 1930 Polyeten, LD 1933 Akrylplast(plexiglas) 1933 Nylon 1938 Polyuretan 1940 Teflon 1941 Silikon 1942 Polyeten, D 1955 Polykarbonat 1956 Polypropen

10 Lärare Vilken plast innehåller klor? En kort lab som kräver diskussion om säkerhetsriskerna först. Laborationen kan bli en uppföljning av Vilken plast?, där man som slutövning tar reda på vilken av plasterna som innehåller klor. Begrepp: reagens (försurning, p) Mål: Veta hur riskabla kemikalier hanteras i hemmiljön. Utveckla förståelsen för materiens oförstörbarhet och miljöpåverkan lokalt och globalt. Känna till något om hur sopor tas om hand. Tips: För att ge plats i dragskåpet kan man kombinera denna laboration med den första laborationen. Som ett alternativ till den färgade lågan med koppartråd kan man upphetta plasten till sönderdelning i ett provrör, sätta på en kork och sedan röret svalnat tillsätta vatten. Därefter häller man av lite vatten genom filtrerpapper och testar med silvernitratlösning om fällning bildas. Riskbedömning: Måttligt riskfylld. Dragskåp! Plaster ska inte upphettas annat än i dragskåp eftersom ohälsosamma icke färdigoxiderade produkter kan bildas. är bildas dessutom hälsoskadliga klorföreningar. Silvernitratlösningen ska vara mycket utspädd. Den kan skada huden och bör sköljas av omedelbart om man får det på sig. Silverkloridutfällning ska samlas som tungmetallavfall. 10

11 Lärare Slit och dra & Läckande plast Detta är två laborationer som man kan göra om man har tid över. Slit och dra kräver ingen N-sal och endast lite material. Läckande plast kräver mycket tankearbete hos eleven och tid. Se även tips nedan. Mål: Kunna följa en labinstruktion lugnt och säkert (Slit och dra). Eleven ska självständigt eller i grupp planera och genomföra experiment utifrån egna erfarenheter samt dra slutsatser utifrån resultatet (Läckande plast). Tips: Slit och dra kan inledas med att man river en tidning på höjden och tvären och diskuterar fiberriktningen och synar kanterna på det rivna. Fibrerna ordnar sig något i pappersmaskinens riktning. Till laborationerna finns utförliga lärarhandledningar i materialet Från Raff till Rengöring. Se gå till Textmaterial, Laborationer. Vi har vid utprovning funnit att läckande plast enklast undersöks med BTB som reagens på koldioxiden, men kalkvatten är också användbart. Några skissartade förslag till arrangemang: lock Indikator 2 BTB Riskbedömning: Eleverna ska diskutera sina förslag ur risksynpunkt, men alternativen ovan kan betraktas som icke riskfyllda. Med kalkvatten (basiskt!) föreligger alltid risk för stänk. Skyddsglasögan ska användas och experimentet är då måttligt riskfyllt. Ett annat alternativ är att ha konc ammoniak i bägaren, spänna plasten över och droppa surgjord BTB på plasten. Riskerna är dock större: Ammoniak är starkt basiskt och gasen kan ge kramper i luftrören vid hög koncentration. Konc. ammoniak ska inte hanteras utanför dragskåp. Läraren ska hälla upp ammoniaken. Skyddsglasögon ska användas. 11

12 Elev - teori PE PP PS Polyeten, polypropen, polystyren och polyvinylklorid - en jämförelse. PV Säkert har du träffat på polyeten i olika påsar och folier av plast. Polyeten blir väldigt mjuk redan vid låg temperatur. Pröva en bit plastpåse i vatten som du värmer till 50 får du se. Att den är så mjuk beror på att molekylkedjorna ligger ungefär som kokt tunn spagetti i plasten väldigt oordnat alltså. De kan röra sig ganska lätt mot varandra, ännu lättare när man värmer på plasten. ar du en skärbräda av plast hemma är det förmodligen polyeten. Då kan du repa den med en nagel ganska lätt. m spagettitrådarna vore lite knottriga skulle de inte kunna glida lika lätt mot varandra. Polypropen- och polystyrenmolekylerna skulle också kunna sägas vara lite knottriga eftersom de har grupper som sticker ut från molekylkedjorna. m polyeten tecknas med bara kolatomerna kan man se den så här: Så kan man rita polypropen så här: I varje knick sitter en kolatom med två väteatomer ch polystyren så här Varje ring innehåller sex kolatomer och fem väteatomer. Så de blir ganska stora! Grupperna gör att molekylerna får svårare att röra sig. Plasten blir då hårdare än polyeten - och inte lika lättsmält. De brinner också på lite olika sätt. 12

13 Elev - teori PV som innehåller kloratomer på kedjorna är också hård, mycket hård. Kloratomen är nämligen väldigt stor om man jämför med kol- och väteatomerna i polyeten. l l l l l l l l Som modell skulle man kunna se en bit av molekylen så här En stor kloratom Frågor och Arbetsuppgifter: 1. Vilken av plasterna är alltså mjukast? Kan du förklara varför den är det? 2. Ge exempel på några produkter som är gjorda av polyeten, polypropen, polystyren och PV (polyvinylklorid). Titta gärna hemma. ur är de märkta? Varför har man valt att göra de olika produkterna i dessa olika material, tror du? 3. Överallt runt omkring oss hittar du plaster. Besök "Macrogallerian" på internet och titta vilka plastprodukter de har i affärerna. Vilka är dina favoritprodukter? Skulle man kunna tillverka dem i andra material? 13

14 Elev - laboration Polyeten, polypropen, polystyren och polyvinylklorid (pvc) - Vilken är hårdast? Förr i världen brukade man bita i ett guldmynt för att vara säker på att det inte var en förfalskning utan riktigt guld, som är en mjuk metall. Det var ganska effektivt. Material: Små bitar av polyeten (PE), polypropen (PP), polystyren (PS) och polyvinylklorid (PV). Tång, kniv, sax el. dyl. Ev. någon produkt som är gjord av ovan nämnda material. Arbetsgång: Läs först igenom teoritexten om polyeten, polypropen, polystyren och PV. Din uppgift är att sedan undersöka de olika plasternas hårdhet och utifrån det du kan om dem försöka ta reda på vilken som är polyeten, polypropen, polystyren resp. polyvinylklorid. Det är svårt! (Naturligtvis ska du inte bita i plasterna, som man gjorde med guldmynten.) Titta också på hur snittytan ser ut. Är den slät/jämn eller porös/krackelerad? 14

15 Elev teori Alla dessa plaster Lite om polymer och monomer, polymerisation, densitet, härdplast och termoplast Monomerer blir polymerer vid polymerisation Alla plaster byggs upp av korta och reaktionsvilliga molekyler som kallas monomerer som binds till varandra i långa kedjor, dessa kedjor kallas polymerer. Så här sker polymerisation Eten innehåller en dubbelbindning, vilket gör den reaktiv och därför lämplig som byggsten. m dubbelbindningen spricker upp kan en etenmolekyl binda sig till någon annan, vars dubbelbindning i sin tur spricker upp och binder till nästa etenmolekyl, osv. På så sätt bildas långa kedjor av etenmolekyler polyeten, PE. Poly = många Det är svårt att få eten att polymeriseras. Av en slump upptäcktes på 30- talet att syre kunde starta polymerisation av eten vid höga tryck. fta exploderade dock tryckkärlen när man experimenterade. Så småningom kom man på att syret var boven. Lite syre i gasblandningen behövs för att starta reaktionerna, men för mycket syre gör att tryckkärlet exploderade. På 50-talet upptäckte arl Ziegler och Giullio Natta en katalysator som underlättar polymerisationen. För den upptäckten fick de Nobelpriset i kemi På bilderna nedan ser du monomeren eten samt en del av polymeren polyeten, PE. Densitet Ett ämnes densitet säger hur mycket en bestämd volym av ämnet väger. Enhet: g/cm 3. Vanligt vatten (i rumstemperatur) har t.ex. densiteten 1,00 g/cm 3. ur mycket väger då en liter vatten? 15

16 Elev - teori Termoplaster och härdplaster Det finns plaster som smälter av värme och stelnar igen. De kallas termoplaster. Plaster som går sönder utan att smälta kallas härdplaster. De flesta plaster vi beskriver i detta häfte är termoplaster. Frågor och Arbetsuppgifter: 1. Ge exempel på några termoplaster resp. härdplaster. 2. Varför är densiteten så lika för PE och PP, men så olika för PV och t ex PE? 3. Gå in på och läs om något av de olika forskningsprojekt som rör polymerer. Beskriv kort ett av projekten. (Gå till Institutioner: Polymerteknologi och därifrån vidare till: Forskning. Under: Presentation av några forskningsprojekt hittar du olika projekt att läsa om.) 4. är nedanför ser du fyra olika sätt att rita polyetenmolekyler på. Vilken modell tycker du är tydligast? När tror du att man har användning för de olika modellerna? 5. Polyetenmolekylerna du ser är olika långa, innehåller olika många kolatomer. ur många kolatomer innehåller var och en av modellerna? Kalottmodell Strukturformel Förenklad strukturformel, utan atomsymboler utsatta. Pinn- och kulmodell 16

17 Elev - laboration Vilken plast? lika plastsorter skiljer sig t.ex. genom att de har olika densitet Material: lika plaster (i kulform), vatten och andra vätskor, ev. aerometer Uppgift: Du ska med hjälp av tabellen nedan ta reda på vilken plast som är vilken i en blandning av plastbitar. itta på och planera din metod själv. Densiteten för några plaster uppges till (g/cm 3 ): DPE: 0,952-0,965 (högdensitets polyeten) LDPE: 0,917-0,940 (lågdensitetspolyeten) PET: 1,29-1,4 (polyester) PP: 0,900-0,910 (polypropen) PS: (inte skummad) 1,04-1,05 (polystyren) PV (hård) 1,30-1,58 (polyvinylklorid) PA 1,14 (nylon) 17

18 Elev - laboration Vilken plast är vilken? Börja med att läsa igenom hela laborationen först! - lika plastsorter skiljer sig t.ex. genom att de har olika densitet. Din uppgift är att skilja på några olika plaster genom att utnyttja deras densitet. Material: lika plaster (i kulform), T-sprit, vatten, salt eller dyl. Provrör, provrörställ Riskbedömning: T-sprit är mycket brandfarligt. Inga öppna lågor någonstans! Arbetsgång: 1. Beskriv de olika plastpärlorna så noga som möjligt. (Färg, genomskinlighet) (PV ska t.ex. din lärare samla in efter laborationen!) 2. Nedan ser du en tabell över plasternas densitet. Skriv av den, men skriv den i ordning. Börja med den plast som har minst densitet. Densiteten för några plaster uppges till (g/cm 3 ): DPE: 0,952-0,965 LDPE: 0,917-0,940 PET: 1,29-1,4 PP: 0,900-0,910 PS: 1,04-1,05 PV (hård) 1,30-1,58 (högdensitets polyeten) (lågdensitetspolyeten) (polypropen) (polystyren) (polyvinylklorid) 3. Undersök vilka av dina plastkulor som flyter i vatten. (Vattnets densitet är 1,00 g/cm 3 ) 4. Undersök nu de kulor som flyter i vatten. De har lägre densitet än 1,00 g/cm 3. Lägg kulorna i ren T-sprit (T-sprit har lägre densitet än vatten) och späd med vatten tills den första kulan flyter upp. Den kulan är har lägst densitet. Fortsätt späda tills du skilt alla "lätta" plaster åt. 5. Nu undersöker du de tunga kulorna, de som inte flöt på vattnet, och alltså har en densitet som är större än 1,00 g/cm 3. Lös så mycket salt du kan i varmt vatten. När du har en tillräckligt stark saltlösning ska du få en av kulorna att flyta upp den har lägst densitet av de tunga. De två med störst densitet kan vara svåra att skilja åt, de kan ha liknande densitet. ur löser du det? Jo, gör laborationen där du undersöker vilken av plasterna som innehåller klor. 18

19 Elev - laboration Vilken plast innehåller klor? - PV innehåller klor som kan vara skadligt för miljön. Men hur ska vi veta vilken plast det är som vi alltså inte ska brännas i brasan hemma? Innan du sätter igång med de här experimenten ska du diskutera riskerna med din lärare! Material: Några okända plaster, brännare, koppartråd med hållare Arbetsgång: 1. Värm en grov koppartråd (använd en kork som hållare!) i en brännarlåga tills lågan inte längre visar gul eller grön färg. 2. Tryck den varma koppartråden mot ditt plastprov så att lite plast fastnar. 3. åll sedan tråden i lågan igen. 4. Blir lågan grön innehåller plasten klor. Koppar i tråden och klor i plasten ger kopparföreningar som färgar lågan grön, och lågfärgen är alltså ett reagens på klor. 19

20 Elev - laboration Slit och dra Kan du räkna ut åt vilket håll polymererna i en bit plastfolie är riktade? Undersök egenskaper hos plastfolie Material: Plastfolie, ev. plastpåsar, sax, tuschpenna Arbetsgång: 1. Riv sönder en plastfolie! Kan man genom att riva en plastfolie, veta något om hur molekylerna i folien är riktade? Testa att riva plastfolie både på längden och på tvären. Klipp först ett hack och dra både snabbt och långsamt. Titta noga på de rivna kanterna. Kan du dra några slutsatser om polymermolekylernas huvudriktning? (Jämför med att riva en tidning!) 2. Dra en plastfolie! Man kan upptäcka mycket genom att dra i en plastfolie. Vik ihop folien 3-4 gånger så att fingrarna inte gör hål i folien. Dra både på längden och på tvären. Märker du någon skillnad? Kan du dra några slutsatser om polymermolekylernas huvudriktning? På vilket sätt stämmer dina slutsatser med varandra? (Jämför 1 och 2) 3. Rita med en tuschpenna en ruta på 1x1 cm på en plastfolie eller plastpåse. Dra i plasten och gör rutan så stor som möjligt. Studera vad som händer i plasten och med rutan när du drar. 4. Sammanfatta dina resultat! Stämmer någon eller några av bilderna med dina slutsatser? Ligger sanningen någonstans mitt emellan? ur kan en stor del av molekylerna i folien ha fått en viss riktning? BS! Polymerernas längd är kraftigt överdriven. 5. Tänk dig att du ska tillverka plastpåsar till en matvaruaffär. Vilken riktning bör polymermolekylerna ha i påsen? Ska de vara riktade på längden eller på tvären? Motivera. Rita en påse och polymerernas riktning i plasten. Gör ett experiment som visar dina hypoteser. 20

21 Elev-laboration Läckande plast - Är plast gastät? Är det någon skillnad på vanliga plastpåsar och fryspåsar? Är påsar av ett fabrikat bättre än ett annat? Gör en konsumentundersökning! Många tror att plast är helt gastät, men det är inte sant. Gastätheten beror på hur tjock plasten är, vilken polymer plasten är gjord av, hur folien tillverkas m.m. m man ska förvara mat är det viktigt att plasten inte släpper igenom några gaser, eftersom bl.a. syre kan förstöra maten. När man testar gastäthet är det bra att använda en gas som lätt går att analysera. Därför är koldioxid lämplig. 2 gör vatten surt Material: lika typer av plastpåsar/plastfolier 2 grumlar kalkvatten Uppgift: itta på en metod att testa vilken plastpåse/plastfolie som är tätast. Skriv och rita hur ni hade tänkt genomföra testen. Visa för läraren innan ni börjar laborera och diskutera riskerna med experimentet. 21

22 Lärare Att ta bort mjukgörare ur PV En kort ganska öppen laboration med följdfrågor. Begrepp: mjukgörare, lösningsmedel, polymer(molekyl), (opolär, polär) Mål: Eleven ska känna till hur lösningsmedel verkar och dess skadeverkningar. Kunna redogöra för sitt experiment och vad som skett. Riskbedömning: Dragskåp. Alla organiska lösningsmedel ska betraktas som hälsoskadliga Alkoholer är brandfarliga och t.ex. etanol bildar explosiva blandningar med luft. Metanol ska bara användas under särskild tillsyn (är mycket giftigt). Lösningsmedlen hälls efter experimentet i uppsamlingskärl för lösningsmedel. Se mera nedan. Tips Visa böjligheten hos t ex en plastpipett eller plastpåse (LDPE) och jämför med PV utan mjukmedel (t ex ett avloppsrör). Ta om möjligt med en ny plastduk av PV och låt eleverna lukta. (Se elevernas text) För experimentet är mycket tunn PV det bästa. En tunn labhandske av PV är alldeles utmärkt. Kul försök (Arbetsuppgift 4.): Glöm inte att låta eleverna mjukgöra vältuggat tuggummi med choklad! Du ska förstås inte lära dem att äta på lab. Bjud dom på en bit tuggummi vid lämpligt tillfälle och en liten bit choklad efter idog tuggning. Låt dem beskriva hur det känns när tuggummit börjar bli gammalt och be dem sedan tugga på en bit choklad samtidigt. Eventuellt kan det bli en annorlunda hemläxa! Visa PV-handsken i aceton - ett flyktigt och lättvandrande lösningsmedel som påverkar plasten mycket snabbt. Används inte i experimentet, men kan vara en praktisk lärdom för eftersom plastgolv ofta är just PV och bar tål aceton en mycket kort stund. I experimentet ser man knappast någon skillnad mellan de olika lösningsmedlen efter 5 min, märkbar skillnad efter 15 min, stor skillnad efter 30 min. Man klämmer helt enkelt på fingrarna med jämna mellanrum för att undersöka vilket som snabbast blir prassligt. Vi valde propylenglykol eftersom det finns bl a på K som kylarvätska. m du har butanol (särskilt 1-butanol) är det bra eftersom den är effektivare än de övriga i denna laboration. Annars kan du använda de vardagskemikalier eleverna träffar på i omgivningen som lacknafta, lampolja, T-gul, tändvätska, vatten, diskmedel osv. bs att de många och stora tillsatserna (ketoner) i T-röd kan ge effekter som aceton. Vi brukar rekommendera lärare att man använder PV-handskarna som de är och för ner lösningsmedel med pipett i handskens fingrar. Det ska man naturligtvis inte föreslå eleverna direkt! Man kan också formulera följdfrågor till eleverna, t ex om fläckurtagning på PV, och om vad som skulle hända om man förvarade plasthandsken vid förhöjd temperatur. Man kan pröva om t ex PV eller annan plast färgas av skokräm, morötter (opolära färgämnen) och svarta vinbärssaft (polär) - och om färgfläckarna går att ta bort. 22

23 Lärare Mjukgöraren i PV var tidigare oftast DEP, di-hexyletylftalat. Man undviker numera denna i görligaste mån eftersom den är reproduktionsstörande. I plasthandsken finns den mindre riskfyllda men hälsovådliga di-isodekylftalat, formler nedan. Därför ska lösningar med utlöst mjukgörare inte hanteras med fingrarna. (älls i uppsamlingskärl för organiska lösningsmedel) (Se tidningsklipp.) DEP di-isodekylftalat, Smidig PV innehåller alltid mjukgörare Mjukgörare är ett hett diskussionsämne DEP är reproduktionsstörande tror man! bservera att i de fall PV är i kontakt med matvaror används inte någon av de nämnda mjukgörarna. I stället används adipater (av adipinsyra, inga aromatringar alltså!). 23

24 Elev-laboration Mjukgöraren i PV Kan man få bort mjukgöraren ur PV? PV är en hård plast, men genom att man gör tillsatser vid framställningen kan man få den smidig och användbar där det behövs en mjuk men slitstark plast. Uppgift: Du ska själv planera och genomföra en undersökning där du undersöker hur fort mjukheten hos PV i en skyddshandske försvinner. Vilket lösningsmedel löser lättast ut mjukmedlet ur PV? Du kanske har egna idéer om vilka olika lösningsmedel du vill pröva. Annars finns tips nedan. Du måste diskutera riskerna med experimentet med din lärare innan du sätter igång! Material: En tunn skyddshandske av PV Några olika lösningsmedel (Några förslag är vatten, metanol, etanol, butanol, lampolja eller cyklohexan, propylenglykol) Vanlig labutrustning 24

25 Elev-teori PV och tillsatser i polymerer PV Det länge varit en debatt om PV p.g.a. av dess miljöpåverkan. är är lite kort om hur PV kan påverka miljön: Vid tillverkning av PV behövs klorgas. Den görs med elektrolys av vanligt koksalt, och i vissa fall med kvicksilverceller. En liten mängd kvicksilver sprids då till omgivningen. Den typen av elektrolys ska inte finnas kvar efter Drygt 10% av kvicksilverutsläppen i Sverige kommer från denna metod, och man har på fabrikerna lyckats minska utsläppen genom bättre rening och kontroll. PV innehåller klor. Bränner man avfallet vid för låg temperatur kan dioxiner bildas, en grupp mycket giftiga ämnen. PV innehåller mjukgörare, mer om dessa längre ner i texten. PV innehåller tillsatser, stabilisatorer, som ska göra att plasten inte försämras av värme och ljus. Värme och UV-strålning gör att väteklorid frigörs från plasten. Väteklorid underlättar fortsatt sönderfall, men stabilisatorn tar hand om väteklorid och bromsar sönderfallet. I svensk plast förekommer inte längre kadmium- och blystabilisatorer, utan föreningar med kalcium eller zink. Men vad ska man göra med alla dessa PV-produkter som vi har runt omkring oss när vi inte längre använder dem? Naturvårdsverket skriver i ett pressmeddelande (960628) att: Från miljö- och resurssynpunkt är det bäst om uttjänta PV-produkter kan återanvändas eller återvinnas. Återvinning eller återanvändning gäller alla plaster, det är därför både företag och privatpersoner sorterar sopor. Att utnyttja energin i en plast i sopförbränning är också återvinning. Modern, kontrollerad sopförbränning tillåter också att energin i PV återvinns på detta sätt, däremot ska man inte elda PV i den egna brasan. l En syra Mjukgörare och andra tillsatser När man tillverkar plastdetaljer använder man sällan polymeren i ren form. Egenskaper som mjukhet, färg, livslängd, pris m.m. avgör vad man behöver tillsätta till polymeren. Plast = polymer + tillsatser Fyllmedel används för att dryga ut plasten med något billigare material, men ger även en slittålig yta. Man får dock inte tillsätta för mycket fyllmedel, då håller inte polymererna ihop så bra. Billiga trädgårdsmöbler innehåller t.ex. ofta mer fyllmedel än de dyrare, och går därför sönder snabbare. Mjukgörare sätts till polymerer som själva är hårda. PV, som är mycket hård, kan användas även där man behöver en mycket mjuk plast, om man tillför mjukgörare. Dess molekyler lägger sig mellan polymermolekylerna. Det gör att polymermolekylerna får lättare att röra sig gentemot varandra, och plasten blir mjuk. 25

26 Elev-teori Tillsatsens molekyler är mindre än polymerens molekyler och kan vandra i materialet. Det innebär att mjukgöraren i t ex en mjuk PV-plastduk kan vandra till dukens yta och avdunsta. En trädgårdsslang av PV blir hårdare med åren när mjukgöraren försvinner. Det är troligen därför en mjukgjord PV luktar plast. Så småningom blir duken hård. (Å andra sidan är PV en billig plast så man kan byta ofta.) Mjukgöraren kan också försvinna ur plasten med lösningsmedel. De vanligaste mjukgörarna som används idag tillhör en grupp ämnen som kallas ftalater. Forskare har visat att åtminstone ett av dem, kallad DEP, kan ge hormonstörningar hos djur och klassas som reproduktionsstörande. Men man söker ivrigt efter andra ämnen som kan ersätta ftalaterna. Frågor och arbetsuppgifter: 1. Berätta varför det är viktigt att veta om en plast innehåller klor. 2. Förklara hur man ska göra för att ta reda på om en plast innehåller klor. 3. Besök Naturvårdsverkets hemsida ( ). Vem är det t.ex. som har ansvaret för att plastförpackningar hanteras på rätt sätt? Gå till och studera om PV och ftalater. 4. Går det att göra ett hårdtuggat tuggummi mjukt igen? Pröva själv genom att först tugga färdigt ett tuggummi och sedan äta en bit choklad samtidigt. Då förstår du vad en mjukgörare har för funktion i PV-plasten! 26

27 Lärare Teflon (polytetrafluoroeten, PTFE.) Till materiallådan måste du skaffa en rulle gängtejp som är gjord av PTFE. (las hlson har gängtejp under 10:-.) Man lindar gängorna i en rörkoppling med tejpen innan man skruvar ihop. En mycket kort öppen lab där det finns ganska mycket text att läsa, både på svenska och engelska (samarbete med engelskläraren?). Be gärna eleverna prata med hemkunskapsläraren om teflon. Begrepp: hydrofil, hydrofob, vätning, vattenmolekyl Mål: Känna till några kemisk-tekniska produkter av betydelse för vardagslivet. Kunna planera, genomföra och tolka kemiska undersökningar och experiment. Tips: Gängtejpen måste du skaffa själv! (Se längre ner i texten) Riskbedömning: I laborationen används olika lösningsmedel, syror och baser. Se ex. nedan. Aceton: Mycket brandfarligt ämne. Måttligt hälsoskadligt ämne. Bör användas tidigast från och med åk 6 i grundskolan. Ammoniaklösning: Arbetet bör utföras i dragskåp. Vattenlösningar av ammoniak med mer än 5% ammoniak klassas, beroende på koncentrationen, som frätande eller irriterande ämne. Etanol: Mycket brandfarligt ämne. Bör användas tidigast från åk 6 i grundskolan. Metanol: Mycket brandfarligt ämne, Giftigt ämne (ska förvaras i giftskåp). Bör endast användas av elever i grundskolans årskurs 6-9 under extra tillsyn. Natriumhydroxidlösning, (0,5-2%): Irriterande ämne. Bör endast användas av elever i grundskolans årskurs 6-9 under extra tillsyn. Salpetersyra, utspädd (5-20%): Frätande ämne. Bör endast användas av elever i grundskolans årskurs 6-9 under extra tillsyn. Saltsyra, utspädd (10-25%): Irriterande ämne. Bör endast användas av elever i grundskolans årskurs 6-9 under extra tillsyn. Svavelsyra, utspädd (5-15%): Irriterande ämne. Bör endast användas av elever i PTFE är en mycket hydrofob polymer, dvs den väts inte alls av vatten. Även attraktionen till kolväten är dålig, därför fastnar inte heller fett på materialet. Du vet säkert att det används för att belägga stekpannor. Fluoratomerna sitter tätt och hålls mycket hårt till kolatomerna. I själva verket är det mycket svårt att få någonting att fastna på PTFE. Det är det fasta material som har lägst friktion av alla man känner till. PTFE smälter inte heller som en vanlig termoplast utan går sönder vid upphettning. Att man kan få det att fastna i en stekpanna beror på att man då använder högt tryck och hög temperatur för att smälta polymern, som då rinner in i och fastnar i ojämnheter i metallytan. Numera har man hittat en annan hemlig metod. 27

28 Lärare Det är också omöjligt att hitta något lösningsmedel som påverkar plasten. Det är ett hopplöst företag för lösningsmedlets molekyler att ta sig in mellan molekylkedjorna, som ligger tätt packade. Densiteten är 2,1 g/cm 3. PTFE är helt inert (ingår ogärna kemisk förening med andra ämnen) och ett favoritmaterial för kemister i packningar o dyl. Gore-tex Gore-tex är handelsnamnet för ett material baserat på PTFE och är mest känt för att det ingår i fritidskläder. Det unika med Gore-tex är att polymerskiktet innehåller porer av sådan dimension att vattenånga och andra gaser kan tränga igenom porerna medan vattendroppar stannar kvar på ytan. Man brukar säga att porerna är 700 gånger större än en vattenmolekyl, men gånger mindre än en vattendroppe. Tänk dig en miljard porer på 1 cm 2! En bra elektronmikroskopbild finns på hemsidan för Kemilärarnas Resurscentrum. Sök dig där till -bilder. ar du känt på gängtejpen vet du också hur en hinna av Gortex känns. Gortex är också PTFE, men "expanderad PTFE". Under tillverkningen har man sett till att polymeren bildar noduler (klumpar) som hålls ihop av massor av trådar, nästan som ett nät. Se bilden på hemsidan. Mellanrummen blir ytterst små, och det är dessa hål som gör att Gortex kan låta vattenånga (vattenmolekyler) passera, men inte släppa igenom flytande vatten. 28

29 Lärare istorien om Teflons upptäckt Läsövning i engelska från informationsavd på Dupont The story of Teflon(R) began April 6, 1938, at DuPont'sJackson Laboratory in New Jersey. DuPont chemist, Dr. RoyJ.Plunkett, was working with gases related to Freon(R)refrigerants, another DuPont product. Upon checking afrozen, compressed sample of tetrafluoroethylene, he and his associates discovered that the sample had polymerized spontaneously into a white, waxy solid to form polytetrafluoroethylene (PTFE).PTFE, which DuPont trademarked Teflon(R) in 1945, is inert to virtually all chemicals and is considered the most slippery material in existence. These properties have made it one of the most valuable and versatile technologies ever invented, contributing to significant advancements in areas such as aerospace, communications, electronics, industrial processes and architecture. Teflon also is a familiar household name, recognized worldwide for the superior non-stick properties associated with its use as a coating on cookware and as a soil and stain repellant for fabrics and textile products. After Dr. Plunkett's discovery, DuPont initiated detailed studies into possible ways of producing, processing and marketing the new polymer. The first application for PTFE was in the military during World War II where it was used to form a nose cone that covered artillery shell proximity fuses. Subsequently, it was used in projects involving radar systems, atomic energy equipment, aircraft engines and bomb bays. The familiar Teflon(R) trademark was coined by DuPont and registered to the company in Due to its use by the military in the war effort, it wasn't until 1946 that information on PTFE was released from secrecy and commercial development could be pursued. Applications and product innovations snowballed quickly. Today, the family of Teflon(R) fluoropolymers from DuPont consists of: PTFE, the original resin; FEP, introduced in 1960; Tefzel(R) ETFE in 1970; and PFA, in The invention of PTFE has been described as "an example of serendipity, a flash of genius, a lucky accident...even a mixture of all three". Whatever the exact circumstances of the discovery, one thing is certain: PTFE revolutionized the plastics industry and, in turn, gave birth to limitless applications of benefit to mankind. In 1990, U.S. President George Bush presented the National Medal of Technology to DuPont for the company's pioneering role in the development and commerdialization of manmade polymers over the last half century. The citation lists Teflon(R) fluoropolymer resin as one of these special products. Dr. Roy Plunkett ( ) has been recognized the world over by scientific, academic and civic communities. e was inducted into the Plastics all of Fame in 1973, and, in 1985, into the National Inventors' all of Fame joining such distinguished scientists and innovators as Thomas Edison, Louis Pasteur and the Wright Brothers. Teflon(R) and Tefzel(R) are registered trademarks of DuPont. nly DuPont makes Teflon(R) and Tefzel(R). TEFLN is a registered trademark of DuPont for its fluoropolymer resins, fibers, films, finishes and fabric protectors. nly DuPont makes TEFLN We are often asked how TEFLN sticks to pans. TEFLN (or any other DuPont no-stick brand) coating sticks to the pan through a primer technology developed by DuPont. Although we can't divulge the ingredients of our products, we can say that a blend of an organic mix and PTFE (polytetrafluoroethylene) allows this process to take place. In the past the substrate (pan surface) had to be prepared by grit blasting or roughening to allow the primer to adhere to the surface. DuPont has recently introduced new patented technology in the primer which allows TEFLN,SILVERSTNE, and SILVERSTNE( Xtra to be applied over a smooth substrate. Substrate preparation, application, and curing process are all factors that contribute to adhesion of our coatings. DuPont's portfolio of non-stick systems include TEFLN, SILVERSTNE, SILVERSTNE, Xtra, SupraSelect(TM), and Autograph. 29

30 Elev-laboration PTFE (Teflon) Kan du påverka gängtejp? Material: Gängtejp gjord av polytetrafluoroeten, PTFE Vatten, lösningsmedel, syror och baser m.m. Bult och mutter. Uppgift: Planera och genomför en undersökning där du undersöker hur PTFE/gängtejpen reagerar på olika kemikalier, på värmning och på mekanisk nötning.. Innan du startar din undersökning ska du diskutera riskerna med de kemikalier du föreslagit med din lärare. Pröva olika kemikalier, både starka syror, baser och organiska lösningsmedel. Pröva att nöta den och att värma den. Dragskåp! Varför använder man Teflon i gängor? (Packningar av Teflon används flitigt av kemister - du kanske kan förstå varför?) 30

31 Lärare Polyvinylalkohol en hydrofil polymer Polyvinylalkohol En kort öppen lab med följdfrågor Begrepp: hydrofob, hydrofil, lösningsmedel, vattenlöslig, blandning/lösning, molekyl/atom Mål: Att eleven ska planera, genomföra och tolka kemiska undersökningar och experiment. Känna till vad det innebär att ett ämne löser sig och kunna ge exempel. Tips: När man löser en polymer finns stora molekyler i lösningen, man får en kolloidal lösning. I en kolloidal lösning syns ljusets väg om man lyser med en ficklampa genom lösningen. (Den s k Tyndalleffekten, partiklarna återkastar ljuset.) Det gäller både om man hällt några droppar mjölk (proteiner) i vatten, om man kokat stärkelse i vatten (saftsoppa) och om man löst polyvinylalkohol i vatten. Man visar det bäst mot svart bakgrund. Det kan underlätta för eleverna att förstå att polymermlekylerna inte har sönderdelats till monomerer. Jämför med rent vatten. Uppgift B med polyvinylalkohollösning kan man bara göra om man på skolan har polyvinylalkohol i pulverform för att tillverka lösningen. (Men då kan man å andra sidan även tillverka Slime. Riskbedömning: I laborationen används olika lösningsmedel. Aceton: Mycket brandfarligt ämne. Måttligt hälsoskadligt ämne. Bör användas tidigast från och med åk 6 i grundskolan. Etanol: Mycket brandfarligt ämne. Bör användas tidigast från åk 6 i grundskolan. Metanol: Mycket brandfarligt ämne. Giftigt ämne (ska förvaras i giftskåp). Bör endast användas av elever i grundskolans årskurs 6-9 under extra tillsyn. Inga öppna lågor får finnas i labsalen. Monomeren till polyvinylalkohol existerar inte. "vinylalkohol" finns inte, skulle omedelbart omvandlas till acetaldehyd Alltså kan man inte göra polyvinylalkoholen ur en monomer. Istället går man omvägen över polyvinylacetat, en ester som man kan hydrolysera till polyvinylalkohol. 3 osv En ny tvättpåse av PV luktar faktiskt av ättiksyra! 31

32 Lärare Att lösa polymeren När polyvinylalkohol (PV) ska lösa sig kan man se det som att öppna ett blixtlås: Vatten fungerar som öppnare. Vattenmolekylerna tränger in genom att binda sig till -grupperna i polymeren. = vattenmolekyler Tar man bort vattenmolekylerna med något lösningsmedel som attraherar dem starkt, t ex metanol, stängs "blixtlåset" igen. Därför kan man fälla ut PV ur sin lösning. Ju längre blixtlåset är desto längre tid tar det för vattenmolekylerna att öppna mellan kedjorna. (Det lär finnas polyvinylalkohol med så stor molmassa att man kan göra fisknät av den, men man undrar varför man ska ha det i näten!) Användningsområden för PV? Låt eleverna ge förslag! Polyvinylalkohol smetades ut fläckvis på PETflaska och fick torka. Det visade sig att fläckarna höll sig fria från imma om flaskan hölls i vattenånga. Resten av flaskan blev immig. Kanske detta har någon praktisk användning? Låt gärna eleverna pröva själva på en PETflaska, Den ska först tvättas, och man måste vara envis med att smeta ut lösningen när den vill flyta ihop. Man kan torka med hårtork. PV används när man broderar på frotté. PV skyddar tråden från att åka ner i materialet och tvättas bort när broderiet är färdigt! Ett annat användningsområde är fröband för den lata trädgårdsodlaren. Fröna kommer på rätt plats med rätt avstånd och plasten löses upp av den fuktiga jorden. BS Polyvinylakohol i pulverform finns inte (av kostnadsskäl) i materialet. Men om skolan har köpt, kanske för att göra SLIME, kan man göra en lösning om ca 2-4% (20-40 g/liter vatten). Sikta pulvret försiktigt på ytan av det kalla vattnet och rör om hela tiden så att inte stora klumpar bildas. m lösningen ska bli helt klar får du värma/koka och sen sila bort ev klumpar, en vanlig trådnätssil går bra. ) Då kan eleverna pröva Undersök polyvinylalkohollösning. 32

33 Elev - laboration Polyvinylalkohol Varför är polyvinylalkohol en annorlunda plast? Uppgift A. Din uppgift är att undersöka polyvinylalkoholens egenskaper i olika lösningsmedel. Material: Folie av polyvinylalkohol Kallt och varmt vatten, aceton, etanol, eventuellt metanol och andra lösningsmedel Bägare eller provrör, plastpipetter Innan du sätter igång med de här experimenten ska du diskutera riskerna med din lärare! Arbetsgång: Sätt en droppe kallt vatten med pipett på ytan på plasten och se vad som händer. Är det någon skillnad på den röda och ofärgade delen av plasten? Beter de sig olika i varmt vatten? Undersök sen i bägare eller provrör hur en remsa polyvinylalkohol beter sig i olika lösningsmedel. Uppgift B. Undersök egenskaperna hos en polyvinylalkohollösning Material: Polyvinylalkohollösning, olika lösningsmedel (t.ex. etanol, metanol, cyklohexan), pipett, bägare/provrör. Ficklampa. Arbetsgång: Droppa lite polyvinylalkohollösning i bägare/provrör med de olika lösningsmedlen. Eller gör tvärtom: droppa lösningsmedel ned i en bägare med lite polyvinylalkohollösning. Vilka lösningsmedel fäller ut polyvinylalkohol? Kan du förklara vad som händer? Försök rita en bild av hur det ser ut i vattnet när polymeren (polyvinylalkohol) löst sig. Tänk på att du kunde fälla ut den igen i några lösningsmedel! 33