Abitur NRW Chemie 2026 · GK · Biologisch abbaubare Zahnbürsten?

2 Material

Material 1: Zahnbürstenmaterial [1]

Das erste vollständig aus Nylon bestehende Produkt war eine Zahnbürste. Bei ihr bestanden sowohl der Griff als auch die Borsten komplett aus Nylon 6,6. Nylon ist ein Polymer, das über eine Polykondensationsreaktion, ähnlich wie bei den Polyestern, hergestellt werden kann.

Die bei der Polykondensation entstehende neue funktionelle Gruppe heißt Amidgruppe (Abb. 2).

Nylon 6,6 ist kein Biokunststoff. Biokunststoff bedeutet, dass entweder die Edukte aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden und/oder der Kunststoff biologisch abbaubar ist. Ist ein Kunststoff nicht abbaubar, reichert er sich bei unsachgemäßer Entsorgung in der Umwelt an und kann Mikro- und Nanoplastik-Partikel bilden.

Material 2: Neue Borsten aus Nylon 4 [2], [3]

Für die Griffe von Zahnbürsten gibt es bereits mehrere nachhaltige, biologisch abbaubare Materialien wie z. B. Bambus. Die Borsten der Bürsten werden jedoch noch häufig aus nicht abbaubarem Nylon 6,6, seltener aus Nylon 4 (Abb. 3) hergestellt. Nylon 4 wird aus nur einem Edukt polymerisiert. Dieses kann von Mikroorganismen produziert werden.

Material 3: Abbautests mit Nylon 4 im Boden [4]

Ob Borsten aus Nylon 4 biologisch abbaubar sind, wird in mehreren Untersuchungen getestet. Unter biologischer Abbaubarkeit versteht man eine durch Mikroorganismen verursachte, vollständige Zersetzung eines Stoffes meist unter Bildung von Biomasse, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Zur Überprüfung wird eine Folie aus Nylon 4 in der Erde vergraben und nach einiger Zeit wieder ausgegraben und analysiert. Zur Analyse führt man die Versuche A und B durch.

Versuch A:

Man bestimmt die mittlere Masse der Folienstücke der Nylonprobe nach dem Vergraben im Vergleich zur Ausgangsmasse.

Versuch B:

In einer weiteren Untersuchung ermittelt man die Abnahme der mittleren molaren Masse des Polymers in der Probe im Vergleich zur mittleren molaren Masse vor dem Vergraben.

1 Beschreiben Sie die Einteilung der Kunststoffe in drei Kunststoffklassen anhand ihres mechanisch-thermischen Verhaltens. Geben Sie dabei auch strukturelle Merkmale der Kunststoff-Moleküle an.

Ordnen Sie beide Nylontypen begründet einer der drei Kunststoffklassen zu (M 1, M 2).

2 Material

Material 1: Zahnbürstenmaterial [1]

Das erste vollständig aus Nylon bestehende Produkt war eine Zahnbürste. Bei ihr bestanden sowohl der Griff als auch die Borsten komplett aus Nylon 6,6. Nylon ist ein Polymer, das über eine Polykondensationsreaktion, ähnlich wie bei den Polyestern, hergestellt werden kann.

Die bei der Polykondensation entstehende neue funktionelle Gruppe heißt Amidgruppe (Abb. 2).

Nylon 6,6 ist kein Biokunststoff. Biokunststoff bedeutet, dass entweder die Edukte aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden und/oder der Kunststoff biologisch abbaubar ist. Ist ein Kunststoff nicht abbaubar, reichert er sich bei unsachgemäßer Entsorgung in der Umwelt an und kann Mikro- und Nanoplastik-Partikel bilden.

Material 2: Neue Borsten aus Nylon 4 [2], [3]

Für die Griffe von Zahnbürsten gibt es bereits mehrere nachhaltige, biologisch abbaubare Materialien wie z. B. Bambus. Die Borsten der Bürsten werden jedoch noch häufig aus nicht abbaubarem Nylon 6,6, seltener aus Nylon 4 (Abb. 3) hergestellt. Nylon 4 wird aus nur einem Edukt polymerisiert. Dieses kann von Mikroorganismen produziert werden.

Material 3: Abbautests mit Nylon 4 im Boden [4]

Ob Borsten aus Nylon 4 biologisch abbaubar sind, wird in mehreren Untersuchungen getestet. Unter biologischer Abbaubarkeit versteht man eine durch Mikroorganismen verursachte, vollständige Zersetzung eines Stoffes meist unter Bildung von Biomasse, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Zur Überprüfung wird eine Folie aus Nylon 4 in der Erde vergraben und nach einiger Zeit wieder ausgegraben und analysiert. Zur Analyse führt man die Versuche A und B durch.

Versuch A:

Man bestimmt die mittlere Masse der Folienstücke der Nylonprobe nach dem Vergraben im Vergleich zur Ausgangsmasse.

Versuch B:

In einer weiteren Untersuchung ermittelt man die Abnahme der mittleren molaren Masse des Polymers in der Probe im Vergleich zur mittleren molaren Masse vor dem Vergraben.

2 Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung in Strukturformelschreibweise zur Herstellung von Nylon 4 (M 1, M 2).

Beschreiben Sie Unterschiede im Aufbau der Molekülketten von Nylon 4 und Nylon 6,6 (M 1, M 2).

Stellen Sie eine Hypothese auf, welches der beiden Materialien besser für die Herstellung von harten Borsten geeignet ist (M 1, M 2).

2 Material

Material 1: Zahnbürstenmaterial [1]

Das erste vollständig aus Nylon bestehende Produkt war eine Zahnbürste. Bei ihr bestanden sowohl der Griff als auch die Borsten komplett aus Nylon 6,6. Nylon ist ein Polymer, das über eine Polykondensationsreaktion, ähnlich wie bei den Polyestern, hergestellt werden kann.

Die bei der Polykondensation entstehende neue funktionelle Gruppe heißt Amidgruppe (Abb. 2).

Nylon 6,6 ist kein Biokunststoff. Biokunststoff bedeutet, dass entweder die Edukte aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden und/oder der Kunststoff biologisch abbaubar ist. Ist ein Kunststoff nicht abbaubar, reichert er sich bei unsachgemäßer Entsorgung in der Umwelt an und kann Mikro- und Nanoplastik-Partikel bilden.

Material 2: Neue Borsten aus Nylon 4 [2], [3]

Für die Griffe von Zahnbürsten gibt es bereits mehrere nachhaltige, biologisch abbaubare Materialien wie z. B. Bambus. Die Borsten der Bürsten werden jedoch noch häufig aus nicht abbaubarem Nylon 6,6, seltener aus Nylon 4 (Abb. 3) hergestellt. Nylon 4 wird aus nur einem Edukt polymerisiert. Dieses kann von Mikroorganismen produziert werden.

Material 3: Abbautests mit Nylon 4 im Boden [4]

Ob Borsten aus Nylon 4 biologisch abbaubar sind, wird in mehreren Untersuchungen getestet. Unter biologischer Abbaubarkeit versteht man eine durch Mikroorganismen verursachte, vollständige Zersetzung eines Stoffes meist unter Bildung von Biomasse, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Zur Überprüfung wird eine Folie aus Nylon 4 in der Erde vergraben und nach einiger Zeit wieder ausgegraben und analysiert. Zur Analyse führt man die Versuche A und B durch.

Versuch A:

Man bestimmt die mittlere Masse der Folienstücke der Nylonprobe nach dem Vergraben im Vergleich zur Ausgangsmasse.

Versuch B:

In einer weiteren Untersuchung ermittelt man die Abnahme der mittleren molaren Masse des Polymers in der Probe im Vergleich zur mittleren molaren Masse vor dem Vergraben.

3 Beschreiben Sie die Diagramme in Material 3.

Begründen Sie, dass man nicht nur die mittlere Masse der Folienstücke, sondern auch die mittlere molare Masse des Polymers überprüft (M 3).

Beurteilen Sie, inwiefern die durchgeführten Versuche A und B Rückschlüsse auf die biologische Abbaubarkeit zulassen.

2 Material

Material 1: Zahnbürstenmaterial [1]

Das erste vollständig aus Nylon bestehende Produkt war eine Zahnbürste. Bei ihr bestanden sowohl der Griff als auch die Borsten komplett aus Nylon 6,6. Nylon ist ein Polymer, das über eine Polykondensationsreaktion, ähnlich wie bei den Polyestern, hergestellt werden kann.

Die bei der Polykondensation entstehende neue funktionelle Gruppe heißt Amidgruppe (Abb. 2).

Nylon 6,6 ist kein Biokunststoff. Biokunststoff bedeutet, dass entweder die Edukte aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden und/oder der Kunststoff biologisch abbaubar ist. Ist ein Kunststoff nicht abbaubar, reichert er sich bei unsachgemäßer Entsorgung in der Umwelt an und kann Mikro- und Nanoplastik-Partikel bilden.

Material 2: Neue Borsten aus Nylon 4 [2], [3]

Für die Griffe von Zahnbürsten gibt es bereits mehrere nachhaltige, biologisch abbaubare Materialien wie z. B. Bambus. Die Borsten der Bürsten werden jedoch noch häufig aus nicht abbaubarem Nylon 6,6, seltener aus Nylon 4 (Abb. 3) hergestellt. Nylon 4 wird aus nur einem Edukt polymerisiert. Dieses kann von Mikroorganismen produziert werden.

Material 3: Abbautests mit Nylon 4 im Boden [4]

Ob Borsten aus Nylon 4 biologisch abbaubar sind, wird in mehreren Untersuchungen getestet. Unter biologischer Abbaubarkeit versteht man eine durch Mikroorganismen verursachte, vollständige Zersetzung eines Stoffes meist unter Bildung von Biomasse, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Zur Überprüfung wird eine Folie aus Nylon 4 in der Erde vergraben und nach einiger Zeit wieder ausgegraben und analysiert. Zur Analyse führt man die Versuche A und B durch.

Versuch A:

Man bestimmt die mittlere Masse der Folienstücke der Nylonprobe nach dem Vergraben im Vergleich zur Ausgangsmasse.

Versuch B:

In einer weiteren Untersuchung ermittelt man die Abnahme der mittleren molaren Masse des Polymers in der Probe im Vergleich zur mittleren molaren Masse vor dem Vergraben.

4 Beurteilen Sie mit Hilfe von zwei Kriterien, ob der Begriff Biokunststoff für Nylon 4 berechtigt ist (M 1, M 2, M 3).