Versuch: Herstellen einer Regeneratfaser aus Cellulose

Schülerversuch; 20 min an je 2 Tagen.

Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.

Geräte
Becherglas (1000 ml), Becherglas (200 ml), Tropfpipetten, Pulverflasche, Einwegspritze, Winkelrohr, Abdampfschale (200 ml), Glasrohr, Pinzette.

Chemikalien
Watte, Kupfersulfat (Xn), Natriumhydroxid (C), konzentrierte Ammoniaklösung (C), verdünnte Schwefelsäure (C).

Durchführung
a) Zunächst werden 2 Lösungen hergestellt.
Lösung I: 25 g Kupfersulfat werden in 500 ml Wasser gelöst.
Lösung II: 8 g Natriumhydroxid löst man in 90 ml Wasser.
Diese frisch zubereiteten Lösungen werden gemischt, wobei ein tiefblauer Niederschlag aus Kupfer(II)-hydroxid entsteht (Abbildung 1).

b) Die überstehende Lösung wird dekantiert und der Niederschlag zwei- bis dreimal mit kaltem Wasser gewaschen. Dann wird nach und nach so viel konzentrierte Ammoniaklösung hinzugegeben, bis sich der Niederschlag gerade wieder aufzulösen beginnt. Auf diese Weise erhält man das tiefblaue Kupfertetramminhydroxid.

c) Die Lösung wird in eine Pulverflasche gefüllt und es werden 3 g Watte hinzugegeben. Man verschließt die Flasche (kein Glasstopfen!) und lässt sie mehrere Tage stehen. Zwischendurch wird die Flasche mehrmals gründlich geschüttelt. In dieser Zeit bildet sich in der Flasche eine kolloide, meist ziemlich zähe Lösung.

d) Aus dieser kolloiden Lösung soll nun ein Faden gesponnen werden. Hierzu wird eine Einwegspritze mit der Lösung gefüllt, die mit einem Winkelrohr mit dünner Spitze verbunden ist.
Mit dieser Spritze wird die Lösung in ein Fällbad aus verd. Schwefelsäure bei einer Temperatur von 30-40 °C gedrückt. Bevor die Spritze in das Fällbad eintaucht, muss schon ein Stückchen des Fadens ausgetreten sein. Man versucht, den Faden im Fällbad mit einer Pinzette aufzunehmen und auf ein Glasrohr zu wickeln (Abbildung 2). Dabei muss gleichzeitig langsam für "Nachschub" aus der Spritze gesorgt werden, damit der Faden nicht abreißt.

Abbildung 1 Abbildung 2

(Quelle: Cornelsen)

Auswertung
Um nicht nur aus Baumwolle, die sich leicht zu einem Faden spinnen lässt, sondern auch aus Holzcellulose spinnbare Fäden zu gewinnen, muss diese zunächst regeneriert werden. Hierzu werden die parallel liegenden Kettenmoleküle der Cellulose, die durch Wasserstoffbrückenbindungen zu festen Bündeln miteinander verknüpft sind, "aufgebrochen". Eine solche Faser nennt man Regeneratfaser.
Der Prozess des Regenerierens ist vom Prinzip her ein Lösungsvorgang der Cellulose. Das Lösungsmittel heißt Schweizers Reagenz und ist nach dem Schweizer Chemiker Matthias Eduard Schweizer (1818-1860) benannt, der es im Jahre 1857 als Lösungsmittel für Cellulose entdeckte.
Weitere Regeneratfasern sind Viskose und Celluloseacetat, die jedoch auf einem chemisch anderen Weg hergestellt werden.

Literatur
R. Blume und Kollegen, Chemie für Gymnasien, Organische Chemie Themenheft 3, Cornelsen Verlag, Berlin 1994, 58.


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Letzte Überarbeitung: 30. März 2010, Dagmar Wiechoczek