Opgave 1: Thermoplastisch zetmeel 15p
Thermoplastisch zetmeel (in deze opgave verder TPS genoemd) is een kunststof die onder andere als
verpakkingsmateriaal voor groenten wordt gebruikt. TPS wordt bereid uit aardappelzetmeel, water
en een weekmaker. In een extruder wordt het zetmeel grondig gemengd met water en de
weekmaker. De gemiddelde molaire massa van zetmeel neemt hierbij door hydrolyse af van 3,7·10 7 g
mol–1 tot 1,9·106 g mol–1 in TPS. Het gevormde TPS kan worden gesmolten en verwerkt.
1. Bereken het gemiddelde aantal monomeereenheden in een molecuul zetmeel met een
gemiddelde molaire massa van 3,7·107 g mol–1. Ga er bij de beantwoording van deze vraag
van uit dat zetmeel alleen uit amylose bestaat. 2p
2. Bereken hoeveel gram water wordt verbruikt als 100 g zetmeel wordt omgezet tot TPS. 4p
Eén van de weekmakers die in TPS wordt gebruikt, is glycerol (1,2,3-propaantriol). Moleculen
glycerol nestelen zich tussen polymeerketens en vormen daar waterstofbruggen mee. Door
de aanwezigheid van glycerol tussen de polymeerketens is TPS beter te vervormen dan
zetmeel met een vergelijkbare ketenlengte. Een deel van twee polymeerketens van TPS is op
de uitwerkbijlage die bij dit examen hoort, weergegeven.
3. Teken op de uitwerkbijlage een molecuul glycerol tussen de twee getekende delen van
ketens van TPS. Geef in de tekening met stippellijntjes aan hoe het glycerolmolecuul met
waterstofbruggen aan beide ketens is gebonden. 2p
4. Leg uit met behulp van begrippen op deeltjesniveau hoe toevoeging van glycerol aan TPS het
polymeer beter te vervormen maakt. 2p
TPS kan worden toegepast als verpakkingsmateriaal. Veel verpakkingen zijn gemaakt van
polystyreen. Hieronder is een gedeelte uit het midden van een polystyreenketen
weergegeven
, De uitstoot van CO2 bij de productie en het gebruik van een bepaald verpakkingsmateriaal is
veel lager wanneer TPS wordt toegepast in plaats van polystyreen. Dit verschil wordt onder
andere veroorzaakt door een veel groter energieverbruik tijdens de productie van
polystyreen uit de grondstof aardolie. Ook in het stadium dat de verpakking als afval wordt
weggegooid, is er een verschil. Wanneer polystyreen wordt verbrand, levert dat een veel
grotere uitstoot van CO2 op dan wanneer een even grote massa TPS wordt verbrand. Bij
volledige verbranding van 1,0 kg TPS bedraagt de CO2-uitstoot 1,6 kg.
5. Geef de vergelijking voor de volledige verbranding van polystyreen. Gebruik
molecuulformules. 2p
6. Bereken hoeveel procent de theoretische besparing in CO2-uitstoot bij volledige verbranding
is wanneer men 1,0 kg polystyreen vervangt door 1,0 kg TPS. 3p
Opgave 2: Gipsverband (2002 -2)10p
Vroeger stabiliseerde men gebroken armen en benen met gipsverband. Rondom de breuk
werd een verbandgaas aangelegd, waarop een papje werd aangebracht van vast
calciumsulfaat, CaSO4 (s), en vloeibaar water, H2O(l). Deze stoffen reageren met elkaar onder
vorming van gips, CaSO4 *2H2O(s). Na verloop van enige tijd is een harde vaste stof ontstaan.
Tijdens dit uitharden van het gips voelt het verband warm aan. De volgende reactie is dan
opgetreden:
7. Verklaar door middel van een berekening dat tijdens het uitharden van het gips het verband
warm aanvoelt. Gegeven: Evorming (CaSO4 *2H2O) = -20,21·105 J mol-1 Gebruik tevens
gegevens uit Binas-tabel 57A. 3p
Tegenwoordig wordt voor dit soort verbanden bijna geen gips meer gebruikt, maar
voornamelijk zogenoemde polyurethanen. Een polyurethaan kan worden gevormd uit twee
verschillende stoffen. Een van de beginstoffen die bij de vorming van zo'n polyurethaan
gebruikt wordt, stof A, heeft de volgende structuurformule:
8. Geef de systematische naam van stof A. 2p
Een mogelijke andere beginstof voor de vorming van een polyurethaan, stof B, heeft de
volgende structuurformule:
De vorming van een polyurethaan berust op het feit dat OH groepen met isocyanaatgroepen
kunnen reageren. Bij de polymerisatie van stof A met stof B treedt de volgende reactie op:
Thermoplastisch zetmeel (in deze opgave verder TPS genoemd) is een kunststof die onder andere als
verpakkingsmateriaal voor groenten wordt gebruikt. TPS wordt bereid uit aardappelzetmeel, water
en een weekmaker. In een extruder wordt het zetmeel grondig gemengd met water en de
weekmaker. De gemiddelde molaire massa van zetmeel neemt hierbij door hydrolyse af van 3,7·10 7 g
mol–1 tot 1,9·106 g mol–1 in TPS. Het gevormde TPS kan worden gesmolten en verwerkt.
1. Bereken het gemiddelde aantal monomeereenheden in een molecuul zetmeel met een
gemiddelde molaire massa van 3,7·107 g mol–1. Ga er bij de beantwoording van deze vraag
van uit dat zetmeel alleen uit amylose bestaat. 2p
2. Bereken hoeveel gram water wordt verbruikt als 100 g zetmeel wordt omgezet tot TPS. 4p
Eén van de weekmakers die in TPS wordt gebruikt, is glycerol (1,2,3-propaantriol). Moleculen
glycerol nestelen zich tussen polymeerketens en vormen daar waterstofbruggen mee. Door
de aanwezigheid van glycerol tussen de polymeerketens is TPS beter te vervormen dan
zetmeel met een vergelijkbare ketenlengte. Een deel van twee polymeerketens van TPS is op
de uitwerkbijlage die bij dit examen hoort, weergegeven.
3. Teken op de uitwerkbijlage een molecuul glycerol tussen de twee getekende delen van
ketens van TPS. Geef in de tekening met stippellijntjes aan hoe het glycerolmolecuul met
waterstofbruggen aan beide ketens is gebonden. 2p
4. Leg uit met behulp van begrippen op deeltjesniveau hoe toevoeging van glycerol aan TPS het
polymeer beter te vervormen maakt. 2p
TPS kan worden toegepast als verpakkingsmateriaal. Veel verpakkingen zijn gemaakt van
polystyreen. Hieronder is een gedeelte uit het midden van een polystyreenketen
weergegeven
, De uitstoot van CO2 bij de productie en het gebruik van een bepaald verpakkingsmateriaal is
veel lager wanneer TPS wordt toegepast in plaats van polystyreen. Dit verschil wordt onder
andere veroorzaakt door een veel groter energieverbruik tijdens de productie van
polystyreen uit de grondstof aardolie. Ook in het stadium dat de verpakking als afval wordt
weggegooid, is er een verschil. Wanneer polystyreen wordt verbrand, levert dat een veel
grotere uitstoot van CO2 op dan wanneer een even grote massa TPS wordt verbrand. Bij
volledige verbranding van 1,0 kg TPS bedraagt de CO2-uitstoot 1,6 kg.
5. Geef de vergelijking voor de volledige verbranding van polystyreen. Gebruik
molecuulformules. 2p
6. Bereken hoeveel procent de theoretische besparing in CO2-uitstoot bij volledige verbranding
is wanneer men 1,0 kg polystyreen vervangt door 1,0 kg TPS. 3p
Opgave 2: Gipsverband (2002 -2)10p
Vroeger stabiliseerde men gebroken armen en benen met gipsverband. Rondom de breuk
werd een verbandgaas aangelegd, waarop een papje werd aangebracht van vast
calciumsulfaat, CaSO4 (s), en vloeibaar water, H2O(l). Deze stoffen reageren met elkaar onder
vorming van gips, CaSO4 *2H2O(s). Na verloop van enige tijd is een harde vaste stof ontstaan.
Tijdens dit uitharden van het gips voelt het verband warm aan. De volgende reactie is dan
opgetreden:
7. Verklaar door middel van een berekening dat tijdens het uitharden van het gips het verband
warm aanvoelt. Gegeven: Evorming (CaSO4 *2H2O) = -20,21·105 J mol-1 Gebruik tevens
gegevens uit Binas-tabel 57A. 3p
Tegenwoordig wordt voor dit soort verbanden bijna geen gips meer gebruikt, maar
voornamelijk zogenoemde polyurethanen. Een polyurethaan kan worden gevormd uit twee
verschillende stoffen. Een van de beginstoffen die bij de vorming van zo'n polyurethaan
gebruikt wordt, stof A, heeft de volgende structuurformule:
8. Geef de systematische naam van stof A. 2p
Een mogelijke andere beginstof voor de vorming van een polyurethaan, stof B, heeft de
volgende structuurformule:
De vorming van een polyurethaan berust op het feit dat OH groepen met isocyanaatgroepen
kunnen reageren. Bij de polymerisatie van stof A met stof B treedt de volgende reactie op:
