Big Bang HTL 3, Schulbuch

132 Organische Technologie und Ökologie (III. Jg., 6. Sem.) 13.2 Ein Polymer hat keine Formel Eigenschaften von Makromolekülen In diesem Kapitel geht es um den submikroskopischen Aufbau von Kunststoffmolekülen. Wir werden lernen, warum ein Polymer keine exakte Formel haben kann. Kunststoffe sind organische Werkstoffe, sie enthalten also Kohlenstoff und sind grundsätzlich über Elektronenpaar- bindungen verknüpft. (Organische Chemie = Chemie der Kohlenstoffverbindungen mit Ausnahme des elementaren Kohlenstoffs, der Kohlenstoffoxide, der Kohlensäure und deren Salze F5 .) Wir haben also Moleküle vorliegen, mit polaren oder unpolaren Bindungen. Durch den Aufbau aus Molekülen sind Kunststoffe grundsätzlich nicht leitfähig für elektrischen Strom. Ein Polymer wird durch Verknüpfungsreaktionen seiner Monomere hergestellt. Bei diesen Reaktionen verknüpfen sich nicht immer exakt gleich viele Monomere zu einem Polymer. Man erhält immer ein Gemisch aus verschieden langen Ketten . Deshalb kann man von einem Polymer auch keine chemische Formel angeben, es ist ja ein Gemisch aus vielen verschiedenen Molekülen. Die Formel kann man nur vom Monomer (oder den Monomeren, falls es mehrere sind) angeben . Für das Polymer steht immer eine Abkür- zung , z. B. PE für Polyethen oder PS für Polystyren. Eine an- dere Möglichkeit ist, die „Grundeinheit“, also die kleinste sich wiederholende Einheit in eine eckige Klammer zu schreiben, mit dem Index n, um anzudeuten dass diese kleinste Einheit n-mal vorkommt. Bei Salzen ist es ähnlich, auch hier gibt man die Grundeinheit (Verhältnisformel) an. ( F6 ) Abb. 13.3: Verschiedene Kettenlängen bei Polymerisation Ein Maß für die Größe der Moleküle ist der mittlere (durch- schnittliche) Polymerisationsgrad n . Er gibt die durch- schnittliche Anzahl von Monomeren im betreffenden Poly- mer an. Der Wert kann auch in durchschnittlicher Molmasse angegeben werden. Wiederhole: Was bedeutet „organisch“ in der Chemie? Wiederhole: auch Salze bilden riesige Gitterstruktu- ren. Wie bildet man da eine Formel? Was ist der Unter- schied zu Polymeren? F5 F6 Der Polymerisationsgrad hat Auswirkungen auf die Eigenschaften: Je höher, desto höher ist auch die Erwei- chungstemperatur und die Zähigkeit des Kunststoffes. Das bedeutet: je einheitlicher die Kettenlängen, desto ein- heitlicher auch die Eigenschaften des entstehenden Kunst- stoffes. In Abb. 13.4 sind Molmassenverteilungen (und damit Ketten- längen) verschiedener Polymer-Reaktionen dargestellt. Für Polymer-Herstellungsbetriebe ist es natürlich günstiger, einen möglichst schmalen Bereich an verschiedenen Ketten- längen zu erzielen. Abb. 13.4: Molmassenverteilung (Molecular Weight Distribution MWD) der Ketten bei verschiedenen Polymerreaktionen Weil es sich um ein Gemisch handelt, kann von einem Kunststoff kein Schmelzpunkt angegeben werden, sondern nur ein Erweichungsbereich . Manche Kunststoffe erweichen auch gar nicht, sie zersetzen sich beim Erhitzen. Das liegt daran, dass die Polymerketten ineinander verknäuelt sind wie Fäden eine Wollknäuels. Beim Schmelzen oder gar Sieden müssten die Ketten voneinander entfernt werden. Wenn die Ketten sehr stark ineinander verdrillt sind oder sogar dreidimensional vernetzt (verknotet), bräuchte man so viel Energie, dass sich das Polymer vorher zersetzt. Mehr dazu im nächsten Kapitel. Zusammenfassung Aus den Monomeren entstehen Polymere mit verschieden langen Ketten. Der mittlere Polymerisationsgrad gibt Aus- kunft über die durchschnittliche Anzahl der Monomere im Polymer. Für ein Polymer gibt es keine Formel, für Kunststoff-Poly- mere werden verschiedene Abkürzungen verwendet, z. B. PE für Polyethen usw. Z Eigenschaften von Makromolekülen Erkläre, warum Kunststoffe nicht leitfähig und schwer schmelzbar sind. L 13.2 F7 A1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv