Nova Scheikunde MAX 3.0 deel A - Hoofdstuk 12 - Materialen oefentoetsen & antwoorden

Eerst ga je op zoek naar de repeterende eenheden. In het polymeer herken je de ester- en de amidegroepen. Deze groepen worden gevormd door een condensatiereactie. Als je deze ester- en amidegroepen laat hydrolyseren krijg je je monomerenDe monomeren zijn dus (3-hydroxypropaanzuur) (Aminoethaanzuur)Eerst ga je weer op zoek naar de repeteerende eenheden. In dit geval zijn dat deze.Het polymeer is ontstaan door additiepolymerisatie omdat er geen ester of amide groepen inzitten. Omdat er nog een dubbele binding in het polymeer zit betekent het dat er een 1,4 additie heeft plaatsgevonden. De twee monomeren zijn dan: (buta-1,3-dieen) (Propeen) Pent-2-eenPent-2-een polymeriseert volgens een addittiepolymerisatie. Dat betekent dat de dubbele binding openbreekt en polymeriseert.Polypent-2-een is dus: 4-hydroxybutaanzuur4-hydroxybutaanzuur kan polymeriseren volgens een condensatiereactie. Hierbij reageert de zuurgroep met een alcoholgroep. Hierdoor ontstaat een ester binding. Bij LDPE hebben we een lage dichtheid. Hierdoor verwachten we meer amorfe gebieden in de ordening van de polymeerketens. Hierdoor is de afstand tussen de ketens groter wat resulteert in een zwakkere vanderwaalsbinding tussen de ketens. Bij de HDPE zal de structuur meer kristallijn zijn wat resulteert in een kleinere afstand tussen de ketens wat resulteert in een sterkere vanderwaalsbinding. Hierdoor zal het plastic LDPE flexibeler zijn en het HDPE een stuk steviger.LDPEHDPE Wanneer Al₂O₃ langdurig wordt verhit, krijgen de ionen voldoende energie om zich te herordenen in een zeer compacte kristalstructuur. Deze herordening zorgt voor een dichte stapeling van de ionen, waarbij de sterke ionische bindingen tussen Al³⁺- en O²⁻-ionen bijdragen aan de hardheid van het materiaal.Aluminiumoxide bestaat uit ionen (Al3+ en O2-) die verbonden zijn met ionbindingen in een ionrooster. Hierdoor zal het een ionisch keramiek zijn. Naast de cis-1,4-additie vinden er nog meer de trans-1,4-additie en de 1,2-additieplaats. Hierdoor kunnen er nog 3 andere monomeer eenheden in het polymeer zitten.Trans-1,4-additieHierbij zit de keten niet in een cis-isomeren maar in trans-isomeren1,2-additie of Hierbij kan de polymerisatie op zowel de dubbele binding tussen C1 en C2 als op de dubbele binding tussen C3 en C4.Verklaar dat kristallijne gebieden zich kunnen vormen bij het oprekken van natuurrubber. Als een polymeer wordt opgerekt, komen de polymeerketens in dezelfde richting, dus evenwijdig aan elkaar, te liggen. Bij natuurrubber zijn de monomeereenheden allemaal op dezelfde manier in de keten ingebouwd, waardoor de ketens een regelmatige structuur hebben. Hierdoor kunnen de ketens netjes en geordend op elkaar stapelen, wat leidt tot kristallijne gebieden.Verklaar dat bij synthetisch poly-isopreen het aandeel kristallijne gebieden bij het oprekken kleiner is. In synthetisch poly-isopreen zijn de monomeereenheden echter op verschillende manieren in de ketens opgenomen. Dit zorgt voor een minder regelmatige structuur, met verschillende zijketens. Daardoor stapelen de ketens zich minder geordend, en is het aantal kristallijne gebieden kleiner dan bij natuurrubber.In de kristallijne gebieden liggen de polymeerketens georderd waardoor de afstand tussen de ketens klein is. Hierdoor is de vanderwaalsbinding tussen deze ketens sterk.In de vraag hebben ze het over interacties tussen de polymeerketens. Hierbij bedoelen ze de krachten tussen de polymeerketens. Omdat de polymeerketens uitsluitend uit koolstof en waterstof bestaat, is de enige onderlinge interactie vanderwaalsbindingen. Deze vanderwaalsbindingen moeten dus benoemd worden in het antwoordGegeven:Copolymeer tussen C8H8 en C4H6Massaverhouding is 25 : 75Gevraagd:aantal monomeereenheden C4H8 per monomeereenheid C8H8Berekening:In 100 gram zit er 75 gram C4H6$n = \frac{m}{M} $🡪 $n = \frac{75}{4\cdot 12,01+6\cdot 1,008} = 1,39\ mol$in 100 gram zit er 25 gram C8H8$n = \frac{m}{M} $🡪 $n = \frac{25}{8\cdot 12,01+8\cdot 1,008} = 2,40 10^{-1} \ mol$Per 1 mol C4H8 zitten er dus$\frac{1,39}{2,40\cdot 10^{-1}} = 5,8$ monomeereenheden C4H6Antwoord:Er zitten 5,8 monomeereenheden buta-1,3-dieen per eenheid styreenIn de tekst staat dat er op C1 een radicaal ontstaat. Grensstructuur 1 heeft dus een vrij elektron op C1. De dubbele binding zit dan tussen C2 en C3.Bij de tweede structuur is het radicaal verplaatst. Als het radicaal een elektron van de dubbele binding pakt, komt er een dubbele binding tussen C1 en C2 en komt het radicaal op C3 terecht.De twee grensstructuren zijn dus: Wielrenners kiezen voor schoenen met een koolstofvezel versterkte zool omdat ze tijdens het fietsen een maximale kracht willen overbrengen. Een stijve zool zorgt ervoor dat er zo min mogelijk energie verloren gaat in de buiging van de zool, wat de efficiëntie van het fietsen vergroot. Koolstofvezel is licht en zeer stijf, waardoor het ideaal is om de kracht direct door te geven.Hardlopers daarentegen, kiezen voor flexibele rubberen zolen. Flexibele zolen zorgen voor een betere schokabsorptie en bieden een goede grip, waardoor hardlopers comfortabel en efficiënt kunnen bewegen op verschillende soorten ondergrond.Een thermoharder kan niet smelten en een thermoharder wel. Flexibiliteit heeft hier niet mee te maken. Als het aantal dwarsverbindingen toeneemt, wordt een polymeer stijver, maar oom met minder dwarsverbindingen spreken we van een thermoharder. De hardloopschoen zijn dus geen thermoplasten.Op mesoniveau bestaat de koolstofvezel versterkte zool van wielrenschoenen uit meerdere laagjes (matjes) koolstofvezels, die samen een composiet vormen. De epoxyhars die tussen de lagen zit, houdt de vezels op hun plek en verstevigt het geheel. De epoxyhars is hard en verbindt de vezels, waardoor ze als één stijf geheel kunnen bewegen in plaats van afzonderlijke losse vezels. Dit geeft de zool de benodigde stijfheid en voorkomt buiging.Op mesoniveau bestaat de koolstofvezel versterkte zool van wielrenschoenen uit meerdere laagjes (matjes) koolstofvezels, die samen een composiet vormen. Deze vezels worden in verschillende richtingen gelegd om een maximale stijfheid en kracht in meerdere richtingen te bereiken. De epoxyhars die tussen de lagen zit, houdt de vezels op hun plek en verstevigt het geheel. De epoxyhars is hard en verbindt de vezels, waardoor ze als één stijf geheel kunnen bewegen in plaats van afzonderlijke losse vezels. Dit geeft de zool de benodigde stijfheid en voorkomt buiging.