Polymeren en materialen (Scheikunde vwo), les 3: Terugblik quiz

• newEditor
• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Quiz van 12 vragen over polymeren en materialen: condensatie en additie, massabehoud, mechanisme, thermoharders, biodegradeerbaarheid, metaalroosters, keramiek en composieten.

PET-preforms, de voorvormen van drankflessen (foto: CC0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · POLYMEREN · MATERIALEN

Quiz

Terugblik: Polymeren en materialen

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: 01x07x2022000 / Wikimedia Commons, CC0

Welk polymeer is een condensatiepolymeer?

A

polyester (PET)

B

polychlooretheen (PVC)

C

polypropeen (PP)

D

polystyreen (PS)

Syllabus R2.1. PET ontstaat uit een dizuur en een diol met afsplitsing van H₂O; de andere drie zijn additiepolymeren van monomeren met een C=C.

PET: 1,00 kg dizuur (166,1 g/mol) reageert met diol (62,07 g/mol). Massa PET?

A

1,37 kg

B

1,27 kg

C

1,16 kg

D

0,94 kg

Syllabus R2.1 (massabehoud). 1000 g : 166,1 g/mol = 6,02 mol dizuur; diol 6,02 mol × 62,07 = 374 g; per eenheid 2 H₂O: 2 × 6,02 × 18,02 = 217 g. PET = 1000 + 374 − 217 = 1157 g = 1,16 kg (controle: 6,02 mol × 192,2 = 1157 g). Verwachte fouten: water vergeten (1,37 kg), maar één H₂O per eenheid aftrekken (1,27 kg), water dubbel aftrekken (0,94 kg).

Vul in

Bij hogere temperatuur trillen de atomen in het metaalrooster sterker, waardoor lagen makkelijker schuiven en het metaal beter vervormbaar wordt.

sterker

makkelijker

vervormbaar

zwakker

moeilijker

Syllabus M5.1: metaalroosters, invloed van de temperatuur. Verwachte fout: denken dat een hogere temperatuur het metaal harder maakt.

Zet de polymerisatiestappen op volgorde

1

Het nieuwe radicaal reageert met nog een monomeer

2

De initiator valt uiteen in radicalen

3

Twee radicalen koppelen en de groei stopt

4

Een radicaal opent de C=C van een monomeer

Syllabus R2.2: initiatie, propagatie, terminatie. Verwachte fout: terminatie te vroeg zetten.

Waarom smelt een thermoharder niet?

Syllabus M4.1. Antwoord: een thermoharder is één netwerk van ketens verbonden door crosslinks (atoombindingen); de ketens kunnen niet langs elkaar glijden. Verwachte fout: alleen zeggen dat de stof hard is.

Welk polymeerfragment kan door hydrolyse worden afgebroken?

A

–CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–CH(C₆H₅)–

B

–O–CH₂–C(=O)–O–CH₂–C(=O)–

C

–CF₂–CF₂–CF₂–CF₂–

D

–CH₂–C(CH₃)₂–CH₂–C(CH₃)₂–

Syllabus M5.1: biodegradeerbaarheid van polymeren en karakteristieke groepen. Alleen het eerste fragment (een polyester van hydroxyethaanzuur) heeft estergroepen die door water of enzymen gesplitst worden. De andere drie zijn additiepolymeren met alleen C–C bindingen in de keten. Verwachte fout: de fenylgroep of de F-atomen als karakteristieke groep zien die hydrolyseert.

Een polyester ontstaat uit één soort monomeer. Welk monomeer kan dat zijn?

A

HO–CH₂–CH₂–OH

B

HOOC–CH₂–COOH

C

CH₂=CH–COOH

D

HO–CH(CH₃)–COOH

Syllabus R2.1. Alleen een monomeer met zowel een OH als een COOH kan zelf een polyester vormen. Verwachte fout: CH₂=CH–COOH kiezen; dat geeft een additiepolymeer.

Waarom heeft polyetheen een gemiddelde M?

Syllabus R2.3. Antwoord: de terminatie vindt op een willekeurig moment plaats, dus de ketens zijn niet even lang. Verwachte fout: het alleen hebben over verschillende monomeren.

Nylon vormt sterke vezels. Welke binding tussen de ketens helpt daarbij?

A

ionbindingen tussen geladen ketens

B

atoombindingen als crosslinks

C

metaalbindingen langs de keten

D

waterstofbruggen tussen amidegroepen

Syllabus M5.1: soorten monomeren en karakteristieke groepen. De amidegroepen (C=O en N–H) vormen waterstofbruggen tussen de ketens; nylon is geen thermoharder.

Waarom is keramiek (Al₂O₃) bros, terwijl een metaal vervormt?

A

Keramiek heeft vrije elektronen die lagen vastzetten

B

Verschuiven zet gelijke ionen naast elkaar: afstoting

C

Keramiek bestaat uit lange ketens met crosslinks

D

Keramiek heeft alleen zwakke vanderwaalsbindingen

Syllabus M4.1 en M5.1: ionrooster en brosheid. Bij een verschuiving in het ionrooster komen ionen met dezelfde lading naast elkaar en stoten elkaar af: het rooster splijt.

Polyetheen A heeft polymerisatiegraad 500, B heeft 5000. Welk is sterker?

A

A: kortere ketens hebben meer crosslinks

B

Even sterk, want het monomeer is hetzelfde

C

B: langere ketens, meer contact en verstrengeling

D

A: kortere ketens passen dichter op elkaar

Syllabus M5.1: ketenlengte. Langere ketens hebben meer vanderwaalscontact en verstrengelen sterker. Verwachte fout: denken dat hetzelfde monomeer dezelfde sterkte geeft.

Wat doen vezels en kunsthars in een composiet?

Syllabus M4.2. Antwoord: de vezels dragen de kracht (sterk en stijf), de kunsthars (matrix) houdt de vezels op hun plek en verdeelt de belasting. Verwachte fout: de rollen omdraaien.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · POLYMEREN · MATERIALEN

Goed gedaan!

Je weet nu hoe polymeren ontstaan en hoe structuur en eigenschappen samenhangen, van keten tot composiet. Kijk de vragen na die je fout had en zoek het onderwerp op in les 1.