Ziel des Versuchs: Die SuS extrahieren in diesem Versuch Casein aus Milch und stellen daraus Galalith her.
| Thema: Kunststoffe | Tags: Regeneratkunststoff, Galalith, Milch | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: SV |
Materialien
3 Bechergläser (400 mL), Magnetrührer mit Heizplatte, Uhrglas, Becherglas (50 mL), Petrischalen
Chemikalien
Natriumsulfat (wasserfrei), konz. Schwefelsäure, frische Milch, Essig, Agar, Natriumhydroxid (Plätzchen)
Durchführung
a) Formen für Knöpfe können mit Hilfe von Agar am Vortag hergestellt werden. Dazu werden Knöpfe in eine Petrischale gegeben und mit einer Agar-Lösung übergossen. Sobald die Masse erstarrt ist werden die Agar-Platten gestürzt und die Knöpfe entfernt.
b) 250 mL frische Milch werden in einem 400 mL Becherglas unter Rühren erwärmt. Nachdem die Lösung auf 40°C erhitzt wurde werden 2 EL Essig hinzugegeben. Nach kurzer Zeit entsteht eine Suspension, die über eine Nutsche filtriert wird. Der Rückstand wird auf das Uhrglas gegeben und im Trockenofen für einen Tag bei nicht mehr als 80°C getrocknet.
b) Das getrocknete Casein wird in einem 50 mL Becherglas mit 5 mL Wasser verrührt. Dazu werden 10 Tropfen einer 18%igen Natronlauge gegeben.
Es werden zwei Bäder vorbereitet; das Fällbad und das Härtungsbad. Für das Fällbad werden 30 g Natriumsulfat in 60 mL Wasser gelöst und anschließend mit 20 mL konz. Schwefelsäure versetzt. Das Härtungsbad wird aus 60 mL Wasser, 6 mL 30 %igem Essig und ca. 30 g Natriumchlorid hergestellt.
Das gelöste Casein wird in die Form gegossen und anschließend für zehn Minuten in das Fällbad gegeben. Anschließend wird der entstandene Knopf aus dem Fällbad in das Härtungsbad gegeben.
Beobachtung
a) Nach kurzer Zeit flockt die Milch aus. Es ist ein weißer Feststoff zu sehen.
b) Die geformten Stücke werden weiß, hart und behalten ihre Form.
Deutung
a) Durch die Zugabe von Essig werden die Carboxylat-, Phosphat- und Imidazolgruppen des Histidins der Proteine protoniert. Die bestehende Ionenbindung zwischen Carboxylat- und Aminogruppen wird aufgehoben, wodurch die tertiäre Struktur des Proteins aufgelöst wird. Das Calcium, das über die Phosphatbrücken gebunden wurde geht in Lösung und verbleibt in der Molke. Dieser Vorgang wird auch als Denaturierung bezeichnet. Mit dem Ausfall des Caseins steht der Ausgangsstoff zur Synthese von Galalith zur Verfügung.
b) Bei der Zugabe von Natronlauge reagieren die Hydroxid-Ionen mit den Wasserstoffatomen des Polypeptids Casein. In dem zweiten Schritt, im Fällbad, wird die Form entquollen, ihm werden weitere Protonen durch das gelöste Natriumsulfat entzogen. Dadurch fällt das Eiweiß erneut aus.
Bei der anschließenden Härtung des Caseins werden die einzelnen Caseinmoleküle über Acetgruppen vernetzt, wodurch ein harter Feststoff, das Galalith entsteht.
Entsorgung
Die Lösungen werden zusammengegeben und neutralisiert. Anschließend können sie über den Abfluss entsorgt werden. Feststoffe können über den Feststoffabfall entsorgt werden.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Dieser Versuch kann eingesetzt werden um die Nachhaltigkeit von Kunststoffen zu diskutieren und die Relevanz des Themas im Alltag der SuS zu beurteilen. Diese Methode der Synthese funktioniert noch besser, wenn industriell hergestelltes Casein verwendet wird.
Literatur
[1] A. Hirth, D. Wöhrle, Schülerlabor Chemie – Kunststoffe, ttps://www.yumpu.com/de/document/view/22008859/kunststoffe-chemie-und-ihre-didaktik-universitat-wuppertal/3, (zuletzt abgerufen: 04.08.2016)
Feedback
Haben Sie Anmerkungen, Feedback oder Kritik zu diesem Experiment? Kontaktieren Sie uns unter Bezugnahme auf diese Seite!
Copyright und Lizenzen: Alle Rechte an den Inhalten dieser eLearning-Materialien liegen beim Autor oder den jeweiligen Urheberrechtsinhabern. Sämtliche Bilder und Texte sind entweder vom Autor selbst fotografiert oder verfasst oder sind gemeinfrei, es sei denn, es ist eine andere Quelle angegeben. Die gesammelten/vollständigen Literaturverzeichnisse der einzelnen Versuche sind jeweils in den entsprechenden Gesamtprotokollen zu finden.
Haftungsausschluss: Die Benutzung der hier vorliegenden Informationen geschieht auf vollkommen eigene Verantwortung. Haftung für Schäden oder Verluste, die beim Umgang mit den hier beschriebenen Stoffen oder bei der Durchführung von chemischen Versuchen entstehen, ist ausgeschlossen; ebenso wie Schadensersatzforderungen oder Gewährleistungsansprüche aufgrund falscher oder fehlender Angaben. Die Angaben zu den Stoffen und die Experimentieranleitungen wurden jedoch sorgfältig und nach bestem Gewissen erstellt und sind in jedem Falle zu beachten.