Naturstoffe – Neue Materialien Simulationen zum photostationären Zustand Aufgaben Rufen Sie die Animation „Photostationarität“ (vgl. Chemie 2000+ Online) auf und bearbeiten Sie folgende Aufgaben: A1 Ein photostationäres Gleichgewicht ist ein Zustand eines Systems, der durch Lichteinstrahlung erzeugt und aufrechtgehalten wird und in dem alle Reaktionsteilnehmer (Edukte und Produkte) in bestimmten zeitlich konstanten Anteilen vorliegen (vgl. S. 259). Erkunden Sie das Modul zum „Reaktionsverlauf im Energieprofil“ und geben Sie an, welche Prozesse in dem System der intelligenten Folie am photostationären Gleichgewicht beteiligt sind. A2 Schauen Sie sich das Modul „Simulation auf der Ebene des Teilchenmodells“ an und beschreiben Sie, warum ab einem gewissen Schritt der Simulation ein stationärer Zustand (konstante Verteilung der Kugeln in den Behältern) erreicht wird. A3 a) Vergleichen Sie die Module „Reaktionsverlauf im Energieprofil“ und „Simulation auf der Ebene des Teilchenmodells“ und stellen Sie Analogien zwischen beiden Darstellungen her. b) Erklären Sie, wie sich eine Temperaturerhöhung bzw. -erniedrigung im Realversuch (intelligente Folie wird bestrahlt und taucht dabei in heißes bzw. kaltes Wasser) in der Simulation auf der Ebene des Teilchenmodells darstellen ließe. Die intelligente Folie Versuche Hinweis: Mengenangaben für zwei DIN-A5-Folien. V1 Herstellung der intelligenten Folie: Kleben Sie zwei hitzebeständige Kopierfolien in DIN-A5-Größe an allen Kanten mit Gewebeklebeband ab. Lösen Sie dann 50 mg Spiropyran* in 15 mL Toluol* und geben Sie in diese Lösung stückweise insgesamt 3,5–4 g Styropor, so dass sich eine zähflüssige, aber noch gießfähige Masse er gibt. Gießen Sie diese Masse auf das obere Ende der Folie und ziehen Sie die Masse mit einem Glasstab über die gesamte Folie. Lassen Sie die Spiropyran-PolystyrolLösemittel-Schicht 30 min unter dem Abzug trocknen. Entfernen Sie nun das Klebeband und schweißen Sie die beschichtete Folie in Laminierfolie ein. V2 Bestrahlen Sie die intelligente Folie mit UV-Licht, z.B. dem Licht einer LED-Taschenlampe (l = 400 nm) und beobachten Sie die Farbänderung im Dunkeln mindestens 15 min lang. V3 Führen Sie V2 und V3, S. 258, mit der intelligenten Folie anstelle der Spiropyran-Lösung* durch. Untersuchen Sie auch die Wirkung der verschiedenen Lichtquellen auf blau gefärbte Bereiche der intelligenten Folie. Auswertung Vergleichen Sie das Verhalten der intelligenten Folie (V2, V3) mit dem Verhalten der Spiropyran-Lösungen (vgl. S. 258) bei verschiedenen Lichtverhältnissen und Temperaturen. Intelligente Folie und photostationäres Gleichgewicht ER W EIT ER UN G· VE RT IEF UN G· AN W EN DU NG B1 Material für die Herstellung der intelligenten Folie und Erzeugung eines dünnen Polymer-Films (vgl. Chemie 2000+ Online) B2 Screenshot aus dem Flash-Modul zur Photostationarität (vgl. Chemie 2000+ Online) 260 3377_01_01_2012_Kap4_212_273 23.09.14 06:31 Seite 260 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge tu m d es C .C . B uc hn er V er la gs