Polymeren (Scheikunde havo), les 2: Examentraining

• New lesson editor
• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Introduction

Examentraining polymeren: monomeer afleiden, een stuk polymeer tekenen, polycondensatie en structuur-eigenschap, met stappenplan, 8 vragen in examenstijl en tips.

Blauw kunststofgranulaat, de grondstof voor spuitgieten en extruderen (foto: ISIPLAST S.A de C.V, CC BY-SA 4.0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · POLYMEREN

Examentraining

Polymeren: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: ISIPLAST S.A de C.V / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · POLYMEREN

Wat ga je kunnen?

Ik kan monomeren afleiden, een stuk polymeer tekenen en eigenschappen, verwerking en afbreekbaarheid uit de structuur verklaren.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · POLYMEREN

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Lees: wat is gegeven, een monomeer, een stuk polymeer of een eigenschap?

• 2. Bepaal: polyadditie (C=C, alleen C–C in de keten) of polycondensatie (ester of amide in de keten).

• 3. Knip of koppel: per twee C-atomen één monomeer; bij ester en amide knip je tussen C en O of C en N.

• 4. Controleer: kloppen alle atomen, en komt bij condensatie H₂O vrij?

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · POLYMEREN

Vraagtype 1: monomeer afleiden

• Een additiepolymeer heeft alleen C–C in de keten: knip om de twee C-atomen.

• Zet bij elk stuk de dubbele binding terug. Bij een copolymeer krijg je twee soorten stukken.

Monomeren van –CH₂–CH₂–CH₂–CH(CH₃)–CH₂–CH₂–?

A

etheen en but-1-een

B

propeen en but-1-een

C

etheen en propaan

D

etheen en propeen

Syllabus R2.3. Knippen om de twee C-atomen geeft CH₂–CH₂ (etheen), CH₂–CH(CH₃) (propeen) en weer CH₂–CH₂ (etheen). Verwachte fout: de CH₃-zijgroep als deel van de keten tellen en but-1-een kiezen.

Geef het monomeer van –CH₂–CHBr–CH₂–CHBr–.

Syllabus R2.3. Antwoord: CH₂=CHBr (bromoetheen). Verwachte fout: de keten per C-atoom knippen, of de dubbele binding vergeten.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · POLYMEREN

Vraagtype 2: een stuk polymeer tekenen

• Open bij elk monomeer de C=C en koppel de C-atomen aan elkaar.

• De zijgroepen blijven hangen en elke eenheid heeft twee C-atomen in de hoofdketen.

Geef twee eenheden polymeer van but-1-een.

Syllabus R2.1 en R1.11. But-1-een is CH₂=CH–CH₂–CH₃. Antwoord: –CH₂–CH(C₂H₅)–CH₂–CH(C₂H₅)– (de zijgroep is C₂H₅). Verwachte fout: de ethylgroep in de hoofdketen opnemen.

Welk stuk keten ontstaat uit etheen, chlooretheen, etheen (in die volgorde)?

A

–CH₂=CH₂–CH₂=CHCl–CH₂=CH₂–

B

–CH₂–CH₂–CH₂–CHCl–CH₂–CH₂–

C

–CH₂–CHCl–CH₂–CH₂–CH₂–CHCl–

D

–CH₂–CH₂–CH₂–CHCl–CH₂–

Syllabus R2.1 en R2.3. Elke eenheid heeft twee C-atomen in de keten: CH₂–CH₂, CH₂–CHCl, CH₂–CH₂. Verwachte fout: de dubbele bindingen laten staan of een C-atoom vergeten.

Polyadditie en polycondensatie naast elkaar (eigen figuur)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · POLYMEREN

Vraagtype 3: polycondensatie

• Zoek de estergroep of amidegroep in de keten en knip tussen C en O of tussen C en N.

• Voeg aan het C-deel een OH toe en aan het O- of N-deel een H: zo zet je water terug.

Image credit: Eigen figuur

Monomeren van –O–CH₂–CH₂–O–C(=O)–CH₂–CH₂–C(=O)–?

A

HO–CH₂–CH₂–OH en HOOC–CH₂–COOH

B

HO–CH₂–CH₂–OH en HO–CH₂–CH₂–COOH

C

HO–CH₂–CH₂–OH en HOOC–CH₂–CH₂–COOH

D

CH₂=CH₂ en HOOC–CH₂–CH₂–COOH

Syllabus R2.3. Knip bij de estergroep O–C(=O): links blijft O–CH₂–CH₂–O over (diol), rechts C(=O)–CH₂–CH₂–C(=O) (dizuur). Verwachte fout: het aantal CH₂-groepen tussen de COOH-groepen verkeerd tellen.

Noem de binding C(=O)–NH in een polypeptide.

Syllabus R1.11 en R2.1. Antwoord: peptide-binding (amide-binding). Verwachte fout: ester-binding, omdat er ook een C=O in zit.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · POLYMEREN

Vraagtype 4: structuur en eigenschap

• Koppel de verwerking aan de structuur: thermoplast spuitgieten, extruderen of blazen; thermoharder in de mal.

• Koppel afbreekbaarheid aan de binding: ester of amide wel, alleen C–C niet.

Smeltende korrels worden in een mal gespoten en afgekoeld. Welke verwerking en welk polymeer?

A

spuitgieten van een thermoplast

B

spuitgieten van een thermoharder

C

extruderen van een thermoharder

D

polymeriseren in een mal van een thermoplast

Syllabus R4.2. Smelten en opnieuw stollen kan alleen bij een thermoplast, het in een mal spuiten heet spuitgieten. Verwachte fout: thermoharder kiezen omdat een mal wordt genoemd.

Een bioplastic is een polyester. Waarom breekt het in compost beter af dan polyetheen?

A

Polyetheen heeft C=C bindingen in de keten

B

Ester-bindingen worden gesplitst door water

C

De ketens van polyesters zijn korter

D

Polyetheen bevat ook ester-bindingen

Syllabus M6.1. Polyesters bevatten ester-bindingen die door hydrolyse worden gesplitst; polyetheen heeft alleen C–C. Verwachte fout: denken dat polyetheen C=C in de keten houdt; die verdwijnt bij de polyadditie.

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

Monomeer afleiden

2

Een stuk polymeer tekenen

3

Polycondensatie

4

Structuur en eigenschap

Bespreek het lastigste vraagtype en doe het stappenplan opnieuw op een voorbeeld.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · POLYMEREN

Tips voor op het examen

• Controleer bij een additiepolymeer: geen C=C meer in de keten, per twee C-atomen één monomeer.

• Bij polycondensatie hoort bij elke binding één H₂O; tel de bindingen, niet de monomeren.

• Knip een ester tussen C en O, een amide tussen C en N, en voeg water toe: OH aan C en H aan O of N.

• Noem bij structuur en eigenschap altijd de binding of het netwerk als reden, niet alleen het materiaal.