Wil je op een leuke en interactieve manier je leerlingen kennis laten maken met scheikunde? Of wil je zelf juist een leuk experiment uitvoeren? Met dit experiment kun je zelf nylondraad maken! Het proces is eenvoudig en biedt een unieke kans om te zien hoe chemische reacties in de praktijk plaatsvinden.
Nylon, een veelgebruikt synthetisch materiaal, ontstaat door een chemische reactie die je met dit experiment zelf kunt ervaren.
Leerdoelen
Met dit experiment leren leerlingen:
- Hoe een condensatiereactie werkt en wat polymerisatie inhoudt.
- De rol van een grenslaag in chemische reacties begrijpen.
- Veilig omgaan met chemicaliën en laboratoriumapparatuur.
- Het verband leggen tussen chemische processen en hun toepassingen in het dagelijks leven.
Wat is nylon?
Nylon is een synthetische polymeer die in veel alledaagse producten wordt gebruikt zoals kleding, vislijnen en tandenborstels. Het wordt gemaakt door een chemische reactie die polycondensatie heet. Tijdens dit proces worden moleculen (monomeren) samengevoegd tot lange ketens, waardoor een stevig, flexibel en slijtvast materiaal ontstaat.
In dit experiment gaan we Nylon 6,10 maken. Dit type nylon ontstaat door het combineren van twee specifieke chemicaliën: hexamethyleendiamine en sebacoylchloride.
Hoe werkt deze reactie?
Nylon-6,10 ontstaat via een condensatiereactie tussen:
- Hexamethyleendiamine (HMD): NH₂-(CH₂)₆-NH₂
- Sebacoylchloride: Cl-CO-(CH₂)₈-CO-Cl
Tijdens de reactie komt waterstofchloride (HCl) vrij. Om te voorkomen dat de reactieomgeving verzuurt, voeg je natriumhydroxide (NaOH) toe. Dit neutraliseert het HCl:
Reactie: HCl + NaOH → NaCl + H₂O
De nylon vormt zich op het grensvlak van een waterige laag (met HMD) en een organische laag (met sebacoylchloride). Door het vliesje voorzichtig op te pakken en omhoog te trekken, ontstaat een nylondraad.
Benodigdheden voor dit experiment
Benodigdheden
- Bekerglazen (2 stuks, van c.a. 500 ml)
- Pipetten
- Pincet: Om de nylondraad uit te trekken
Chemicaliën
- Hexamethyleendiamine
- Sebacoylchloride
- Natriumhydroxide
- Water
- Hexaan, cyclohexaan of petroleumether
Veiligheidsmaatregelen
- Draag altijd een veiligheidsbril, nitril handschoenen en een labjas.
- Print de MSDS (veiligheidsinformatiebladen) van de gebruikte stoffen uit.
- Werk in een afzuigkap of zuurkast
LET OP!
- Draag altijd de juiste Persoonlijke Beschermingsmiddelen (PBM’s), zoals een veiligheidsbril, (nitril) handschoenen en een labjas, bij het uitvoeren van dit experiment.
- Zorg ervoor dat je werkt onder toezicht van een docent, volwassen begeleider of ervaren laborant.
- Werk bij voorkeur in een goed geventileerde ruimte, zoals een afzuigkap of zuurkast.
- Houd rekening met mogelijke spatten en morsen van chemicaliën: hou daarom schoonmaakmaterialen en een nooddouche/oogdouche binnen handbereik.
Stappenplan: Zelf nylondraad maken in 3 stappen
Stap 1: Voorbereiding van de waterige laag (diaminesolution)
Benodigdheden:
- 2,0 gram hexamethyleendiamine
- 1,0 gram natriumhydroxide
- 20 ml water
Werkwijze:
- Los de hexamethyleendiamine en natriumhydroxide op in water.
- Roer tot alles volledig is opgelost.
Stap 2: Voorbereiding van de organische laag (diacidchloride-oplossing)
Benodigdheden:
- 2,0 ml sebacoylchloride
- 20 ml hexaan (of een ander organisch oplosmiddel)
Werkwijze:
- Los de sebacoylchloride voorzichtig op in het organisch oplosmiddel.
- Werk in een goed geventileerde ruimte en draag PBM’s.
Stap 3: Reactie uitvoeren
- Giet de waterige HMD/NaOH-oplossing in een bekerglas.
- Gebruik een pipet om de sebacoylchloride-oplossing langzaam langs de wand op de waterige oplossing te gieten, zodat er een aparte (boven)laag ontstaat.
- Observeer hoe aan de grenslaag tussen de twee oplossingen direct een dun vlies ontstaat: dit is het verse nylonpolymeer.
- Gebruik een pincet om het vlies voorzichtig op te vissen en trek het langzaam omhoog. Hierdoor ontstaat een lange nylondraad.
- Spoel de nylondraad grondig met water om restanten van chemicaliën (zoals HCl en overtollige monomeren) te verwijderen.
Resultaat: Een draad van nylon-6,10.
Uitleg van het proces
Tijdens dit experiment reageert hexamethyleendiamine met sebacoylchloride. Deze polymerisatiereactie, een vorm van condensatiereactie, vindt plaats aan de grenslaag tussen de twee oplossingen. De specifieke reactie ziet er als volgt uit:
Reactie:
Hierbij worden de aminegroepen () van hexamethyleendiamine en de zuurgroepen () van sebacoylchloride samengevoegd, waarbij zoutzuur (HCl) vrijkomt. Door natriumhydroxide (NaOH) toe te voegen, neutraliseer je het HCl, zodat de reactie kan doorgaan:
Neutralisatiereactie:
Door het nylondraad op te pakken en uit te trekken, zie je letterlijk hoe de polymeerketens worden gevormd. Dit maakt het proces zichtbaar en tastbaar.
Hypotheses en discussiepunten
Na het experiment kun je met de leerlingen over de volgende onderwerpen discussiëren:
- Chemie van de reactie: Laat leerlingen uitleggen welke rol de amine- en zuurgroepen spelen.
- Grenslaag: Bespreek waarom de reactie alleen aan de grenslaag plaatsvindt.
- Toepassingen van nylon: Vraag leerlingen om voorbeelden te geven van producten waarin nylon wordt gebruikt.
- Milieu-impact: Hoe kunnen we de impact van nylon op het milieu verkleinen? Bespreek recycling en duurzaamheid.
Conclusie
Zelf nylondraad maken is een eenvoudig en indrukwekkend experiment dat de chemie achter polymeren tot leven brengt. Het stimuleert niet alleen nieuwsgierigheid en kritisch denken, maar biedt ook inzicht in productieprocessen en milieukwesties. Met dit experiment kun je scheikunde in de klas op een interactieve manier tot leven brengen!
Wil je meer spannende experimenten ontdekken? Bekijk dan onze andere blogs en laat wetenschap tot leven komen in jouw klas!