Vraag 12Bio-SAP uit kleding
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bedenk welke gegevens je nodig hebt: de massaverhouding CMC : citroenzuur en de molaire massa's van beide stoffen.
- Reken de massaverhouding om naar een verhouding van chemische hoeveelheden (mol) van CMC en citroenzuur.
- Gebruik de gemiddelde ketenlengte van CMC om te bepalen hoeveel monomeereenheden CMC bij één citroenzuurmolecuul horen.
- Rond je eindantwoord af op het juiste aantal significante cijfers van de gegevens in de opgave.
Hier verliezen leerlingen punten
- Een massaverhouding is geen molverhouding: reken eerst om met de molaire massa's voordat je verder rekent.
- Let op dat je het gevraagde aantal (monomeereenheden CMC per citroenzuurmolecuul) niet verwart met het aantal CMC-moleculen of het aantal monomeereenheden per citroenzuurmolecuul.
- Rond niet te vroeg af en geef je eindantwoord met het aantal significante cijfers dat bij de gegevens past.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Een superabsorberend polymeer (SAP) is een materiaal dat grote hoeveelheden water kan absorberen. Dit kan bijvoorbeeld worden toegepast in luiers. Onderzoekers hebben een biologisch afbreekbaar superabsorberend polymeer (bio-SAP) ontwikkeld op basis van gebruikt katoen. Katoen bestaat voornamelijk uit cellulose en voor een klein deel uit pectine. Pectine is een polysacharide opgebouwd uit eenheden ( α )-D-galacturonzuur. Een eenheid ( α )-D-galacturonzuur kan worden voorgesteld als een eenheid ( β )-D-galactose, waarin de oriëntatie van de OH -groep op C 1 anders is. Verder is de CH OH -groep vervangen door een carboxylgroep. 2 In pectine zijn de eenheden ( α )-D-galacturonzuur aan elkaar verbonden door middel van de OH -groepen aan de C- atomen met nummers 1 en 4.
In de productie van het bio-SAP wordt eerst cellulose gewonnen uit gebruikt katoen, waarna de cellulose wordt omgezet tot carboxy-methylcellulose (CMC). De omzetting vindt plaats in oplossing A bij 30 °C . Oplossing A wordt bereid door ethanol ( C H O ) en natriumhydroxide 2 6 ( NaOH ) in een molverhouding van 1 : 1 in water op te lossen. Het uiteindelijke massapercentage van ethanol en natriumhydroxide samen bedraagt 18% . De dichtheid van oplossing A is 1,13 · 10 3 kg m –3 .
Als eerste stap wordt cellulose toegevoegd aan oplossing A. Vervolgens wordt monochloor-ethaanzuur toegevoegd aan het reactiemengsel. In de optredende reacties wordt een klein deel van de OH -groepen in cellulose omgezet tot OCH COO – -groepen. 2 Bij deze reactie ontstaan behalve CMC ook chloride-ionen en water. De omzetting van een OH -groep van cellulose is op de uitwerkbijlage onvolledig weergegeven.
Om de gevormde CMC te kunnen omzetten tot het bio-SAP, worden eerst de nog aanwezige negatief geladen groepen geneutraliseerd met een zure oplossing. Vervolgens wordt CMC gemengd met citroenzuur (zie de figuur). CMC wordt dan door condensatiereacties omgezet tot het bio- SAP. figuur
Om het bio-SAP te maken hebben de onderzoekers CMC volledig laten reageren met citroenzuur in de massaverhouding CMC : citroenzuur = 9,0 : 1,0. De gemiddelde molaire massa van de gebruikte CMC bedraagt 152 · 10 3 g mol –1 . Het gemiddelde aantal monomeereenheden per CMC-molecuul is 6,2 · 10 2 .
Bereken het aantal monomeereenheden CMC per molecuul citroenzuur in het materiaal. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.