Zwei Gruppen pro Baustein, ein Wasser pro Bindung: Polykondensate rückwärts und vorwärts.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Bausteine sortieren
AFB I
Ordnen Sie die Stoffe nach ihrer Rolle bei der Polykondensation ein.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Diol
2Dicarbonsäure
3Diamin
4monofunktionell (Kettenabbruch)
Die Endung verrät die Zahl der Gruppen: „-diol“ zwei OH-Gruppen, „-disäure“ zwei Carboxygruppen, „-diamin“ zwei Aminogruppen. Propan-1-ol und Propansäure besitzen nur eine Gruppe und verschließen ein Kettenende.
Achten Sie auf „di“ im Namen.
Zwei Stoffe sind monofunktionell.
A2
Polykondensation im Check
AFB I
Entscheiden Sie, ob die Aussagen stimmen.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Kondensation verknüpft zwei Gruppen unter Wasserabspaltung; wie die Ketten untereinander verbunden sind, ist eine andere Frage.
Welche beiden Gruppen bilden einen Ester, welche ein Amid?
Zwei Aussagen sind falsch.
A3
Polykondensation oder Polymerisation?
AFB I
Nennen Sie alle Merkmale, die nur auf die Polykondensation zutreffen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Radikalstarter und Massenerhalt kennzeichnen die Polymerisation; Makromoleküle entstehen bei beiden Verfahren.
Denken Sie an das Nebenprodukt.
Drei Merkmale sind richtig.
A4
Ein kompostierbarer Polyester
AFB II
Polybutylensuccinat (PBS) ist ein biologisch abbaubarer Polyester aus Butan-1,4-diol und Butandisäure. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf.
Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
Jede Repetiereinheit enthält zwei Esterbindungen, also werden je Repetiereinheit zwei Wassermoleküle abgespalten (genau genommen \(2n-1\), bei langen Ketten ≈ \(2n\)).
Zuerst die beiden Monomere, dann der Pfeil.
Wie viele Esterbindungen hat eine Repetiereinheit?
A5
Polymer und Bausteine
AFB II
Ordnen Sie jedem Polykondensat seine Monomere zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Polyester (PBT, PLA) entstehen aus OH- und COOH-Gruppen, Polyamide (Aramid, PA 6) aus NH₂- und COOH-Gruppen. PLA und PA 6 brauchen nur ein Monomer, weil es beide Gruppen trägt.
„Poly…amid“ braucht Aminogruppen.
Zwei Polymere entstehen aus nur einem Monomer.
A6
Wasserbilanz bei PBS
AFB II
Für 1,00 kg PBS (Repetiereinheit \(\ce{C8H12O4}\)) berechnen Sie Schritt für Schritt. \(M(\ce{C})=12{,}01\), \(M(\ce{H})=1{,}008\), \(M(\ce{O})=16{,}00\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\).
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt, negative Werte mit Minuszeichen.
Erläutern Sie mit Ihrem Wissen über Veresterung und Gleichgewichte, wie man lange Polyesterketten erhält. Drei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Die Veresterung ist eine . Damit lange Ketten entstehen, muss das gebildete Wasser ständig werden, z. B. durch Erhitzen im Vakuum. Nach dem Prinzip von verschiebt sich die Lage des Gleichgewichts dann auf die Seite des . Säure beschleunigt dabei als Hin- und Rückreaktion.
Übrig bleiben „zugegeben“, „Radikal“ und „Monomere“. Die Veresterung (5.2.3) steht im Gleichgewicht mit der Esterhydrolyse (2.2); Entzug eines Produkts verschiebt die Lage nach rechts (2.3.1), der Katalysator verändert die Lage nicht (2.3.3).
Was passiert, wenn man einem Gleichgewicht ein Produkt entzieht?
Ein Katalysator beschleunigt beide Richtungen.
A8
Der Joghurtbecher aus Maisstärke
AFB III
Ein Werbetext beschreibt Becher aus Polymilchsäure (PLA). Überprüfen Sie die Aussagen und markieren Sie die falschen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
PLA ist ein Polyester aus nur einer Monomersorte. Die Hydrolyse — Umkehrung der Kondensation — macht es biologisch abbaubar.
Welche Bindung entsteht aus OH und COOH?
Drei Zeilen sind falsch.
A9
Monomere aus dem Kettenausschnitt
AFB III
Ein Kettenausschnitt lautet \(\ce{-NH-C6H4-NH-CO-(CH2)4-CO-NH-C6H4-NH-{}}\) (\(\ce{C6H4}\) = Benzolring, 1,4-verknüpft). Ermitteln Sie alle zutreffenden Aussagen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Spaltet man jede Amidbindung \(\ce{-CO-NH-{}}\) gedanklich mit Wasser, entstehen \(\ce{H2N-C6H4-NH2}\) und \(\ce{HOOC-(CH2)4-COOH}\). Die Säure hat sechs C-Atome (vier \(\ce{CH2}\) + zwei Carboxy-C) — Hexandisäure, nicht Butandisäure.
Zählen Sie bei der Säure die C-Atome der beiden CO-Gruppen mit.
Drei Aussagen sind richtig.
A10
Trickaufgabe: Wasser zählen
TrickAFB III
Ein PLA-Makromolekül ist aus 501 Milchsäure-Molekülen entstanden. Bestimmen Sie die Zahl der Wassermoleküle, die bei seiner Bildung abgespalten wurden.
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Moleküle
Eine lineare Kette aus 501 Bausteinen hat 500 Esterbindungen — und jede Bindung setzt genau ein Wassermolekül frei. Die Faustregel „2n Wasser“ gilt nur für Repetiereinheiten mit zwei Bindungen (Diol + Disäure); gezählt werden immer die Bindungen, nicht die Bausteine.
