Versuchschemiker
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Polyvinylalkohol-Schleim
Bildung eines Gels
Geräte:
3 Bechergläser (500 ml)
Glasstab
Magnetrührer mit Heizung
Spatel
Waage
Chemikalien:
Borax
einfacher Lebensmittelfarbstoff (z.B. grün oder blau)
Polyvinylalkohol
dest. Wasser.
Sicherheitshinweis:
Der hergestellte Schleim ist zwar nicht giftig, jedoch sollte man sich wie nach jedem Laboraufenthalt die Hände waschen. Bei Borax sollte man die Berührung mit Augen und Haut vermeiden.
Versuch:
In ein Becherglas (500 ml) gibt man 4 g Polyvinylalkohol und fügt 100 ml dest. Wasser hinzu. Zur besseren Löslichkeit des Polyvinylalkohols stellt man das Becherglas auf einen Magnetrührer mit Heizung und rührt und erhitzt den Inhalt des Becherglases, bis sich alles bzw. der größte Teil des Polyvinylalkohols gelöst hat. Anschließend nimmt man das Becherglas vom Magnetrührer und lässt es abkühlen, wobei man die Lösung mit ein wenig Lebensmittelfarbstoff anfärbt. Eine zweite Lösung wird in einem weiteren Becherglas (500 ml) angesetzt, indem man in 100 ml Wasser 4 g Borax löst. Zur Vorführung gießt man in ein weiteres Becherglas (500 ml) die komplette gefärbte Polyvinylalkohollösung und fügt unter Rühren mit einem Glasstab 40 ml der Boraxlösung hinzu und rührt noch eine Weile weiter.
Beobachtung:
Nach Zugabe der Boraxlösung zu der Polyvinylalkohollösung wird das Gemisch dickflüssiger und letztendlich schleim- bzw. gelartig.
Nach Zugabe der Boraxlösung zu der Polyvinylalkohollösung wird das Gemisch dickflüssiger und letztendlich schleim- bzw. gelartig.
Erklärung: Beim Lösen von Borax in Wasser entsteht Borsäure und Natronlauge:
Na3BO3 + 3 H2O ---> H3BO3 + 3 NaOH
In der wässrigen Lösung dissosziiert die Borsäure, wobei ein hydrolisiertes Bormolekül entsteht:
H3BO3 + 2 H2O ---> H4BO4- + H3O+
Dieses hydrolisierte Bormolekül verknüpft in einer Kondensationsreaktion zwei (oder mehr) Polyvinylalkoholmoleküle, wobei bei jeder entstehenden Sauerstoffbrücke ein Wassermolekül abgespalten wird:
Durch die Fortschreitende Vernetzung der Polyvinylketten wird die Lösung immer zähflüssiger; es bildet sich ein Gel. Die Vernetzung wir beendet, sobald keine hydrolisierten Bormoleküle mehr vorhanden sind. Bei der Verdunstung des Wassers wird das Gel bzw. der Schleim irreversibel hart und spröde.
Die Molekülgröße des Polyvinylalkohols spielt bei der Konsistenz des Schleimes eine gewisse Rolle: Je höher die Molekülgröße, um so fester wird der daraus entstehende Schleim. Ebenso wird der Schleim bei der Zugabe einer grösseren Boraxlösung fester. Der Grund hierfür ist, dass mehr Polyvinylketten miteinander verknüpft werden können, was zu einer festeren Konsistenz des Schleimes führt.
Entsorgung:
Der Schleim ist einige Tage haltbar und sollte vor dem Austrocknen geschützt werden. Ansonsten kann er über den Hausmüll und die restlichen Lösungen verdünnt über das Abwasser entsorgt werden.
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