Kunststoffe – problematische Alleskönner
Das lernst du
- Ich teile Kunststoffe nach Struktur und Eigenschaften in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere ein.
- Ich unterscheide Addition und Substitution und erkläre die elektrophile Addition.
- Ich stelle Kunststoffe durch Polymerisation her und formuliere Repetiereinheiten.
- Ich stelle Polyester durch Polykondensation her und erkläre die Vernetzung.
- Ich beschreibe zwei Verfahren, Thermoplaste zu verarbeiten.
- Ich unterscheide werkstoffliche, rohstoffliche und thermische Verwertung.
- Ich bewerte die Umweltproblematik und eine nachhaltige Alternative zu klassischen Kunststoffen.
- Ich beschreibe den Mechanismus der radikalischen Polymerisation (Leistungskurs).
- Ich erkläre die nucleophile Substitution als Weg zu Monomeren für Polyester (Leistungskurs).
- Ich stelle Polyamide und Copolymere her (Leistungskurs).
Merksätze
Thermoplaste erweichen in der Wärme, Duroplaste bleiben hart, Elastomere federn zurück.
Der Grund ist die Vernetzung der Ketten.
Addition öffnet eine Mehrfachbindung, Substitution ersetzt ein Atom.
Bei der elektrophilen Addition greift ein Elektrophil die elektronenreiche Bindung an.
Bei der Polymerisation öffnen sich Doppelbindungen, ein Nebenprodukt entsteht nicht.
Die Repetiereinheit von Polyvinylchlorid ist –CH₂–CHCl–.
Bei der Polykondensation wird mit jeder Estergruppe ein Wassermolekül frei.
Monomere mit drei Gruppen vernetzen die Ketten.
Thermoplaste werden in der Schmelze geformt.
Extrudieren liefert Profile, Spritzgießen feste Teile, Blasformen Hohlkörper und Tiefziehen Becher.
Werkstofflich: Das Material bleibt erhalten.
Rohstofflich: Pyrolyse oder Hydrolyse liefert Monomere, Öle oder Gase. Thermisch: Verbrennung liefert Energie.
Kunststoffe sind kaum abbaubar und zerfallen zu Mikroplastik.
Biobasiert beschreibt den Rohstoff, abbaubar das Verhalten: beides ist getrennt zu prüfen. Vermeiden und mehrfach nutzen kommt vor dem Recycling.
Start: Ein Starter zerfällt homolytisch in Radikale.
Wachstum: Das Kettenradikal addiert Monomere. Abbruch: Zwei Radikale vereinigen sich.
Das Nucleophil greift das Kohlenstoff-Atom mit positiver Teilladung an.
Die Abgangsgruppe verlässt das Molekül als Ion, aus einem Dihalogenalkan entsteht ein Diol.
Diamin und Dicarbonsäure bilden unter Wasserabspaltung ein Polyamid.
Seine Gruppe ist –CO–NH–, ein Copolymer enthält zwei Monomerarten in einer Kette.
Selbst abfragen
Tippen dreht um, Wischen blättert.Leertaste dreht um, Pfeiltasten blättern.
So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart
Wie lässt sich Silikonkautschuk in einer ausgehärteten Dichtungsmasse einordnen?
- Frage nach dem Verhalten beim Erwärmen und Dehnen.
- Daraus folgt, wie stark die Ketten vernetzt sind.
- Das ist ein Elastomer.
Ergebnis: Elastomer, weitmaschig vernetzt, federt wieder zurück
Welche Repetiereinheit entsteht bei der Polymerisation von Isobuten (CH₂=C(CH₃)₂)?
- Bei der Polymerisation öffnet sich die Doppelbindung.
- Alle Atome des Monomers bleiben in der Einheit.
- Die Repetiereinheit ist –CH₂–C(CH₃)₂–.
Ergebnis: –CH₂–C(CH₃)₂–
Propin reagiert mit Chlorwasserstoff zu 2-Chlorpropen. Welcher Reaktionstyp liegt vor?
- Vergleiche Edukte und Produkte.
- Eine Mehrfachbindung ist verschwunden, Teilchen wurden angelagert.
- Das ist eine Addition.
Ergebnis: Addition, die Mehrfachbindung öffnet sich
Sebacinsäure (M = 202 g/mol) und Butan-1,4-diol (M = 90 g/mol) bilden die Repetiereinheit eines Polyesters. Bestimme: Welche molare Masse hat die Einheit?
- Je Estergruppe geht ein Wassermolekül ab.
- Eine Säure und ein Diol bilden zwei Estergruppen: 2 · 18 g/mol = 36 g/mol.
- M = 202 g/mol + 90 g/mol − 36 g/mol = 256 g/mol
Ergebnis: 256 g/mol
Wörter
- Teiler
- eine Zahl, durch die es ohne Rest aufgeht
Weiter lesen und ausprobieren – auf fremden Seiten
- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): Moleküle bauen (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): pH-Wert von Säuren und Basen (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
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