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Polykondensation

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Die Autor*innen
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André Otto
Polykondensation
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Polykondensation Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Polykondensation kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne die Kunststoffe, die durch Polykondensation entstehen.

    Tipps

    Bei einer Polykondensation wird ein niedermolekularer Stoff abgespalten.

    Polyurethane sind Polyaddukte.

    Lösung

    In der Polykondensation werden monomere organische Moleküle, unter der Abspaltung von Wasser oder Salzsäure, miteinander verbunden. Dadurch können sowohl elastische Stoffe, wie Nylon, als auch feste Stoffe, wie PET (Polyethylenterephthalat), entstehen.

    Je nachdem, welche Monomere miteinander verbunden werden, entstehen lange elastische Ketten oder verzweigte feste Gitter.

    Neben der Polykondensation gibt es noch andere Reaktionsarten um Polymere herzustellen: die Polyaddition und die radikalische Polymerisation.

  • Benenne die Verwendungszwecke der einzelnen Kunststoffe.

    Tipps

    Bakelit wird für Gehäuse und Pistolengriffe benutzt.

    Aus welchem Material bestehen die Backformen, die wie aus Gummi wirken?

    Lösung

    Die Verwendung eines Polymers ist abhängig von seiner Molekülstruktur und den daraus resultierenden Eigenschaften. Stark vernetzte Moleküle bilden ein festes Material. Lange Molekülketten mit nur wenigen Verzweigungen bilden elastische Kunststoffe.

    Silikon ist z.B. ein elastischer Kunststoff, an dessen Oberfläche wenig haftet. Deshalb wird es sowohl für Backformen als auch für Abdichtmasse im Bad und an Fenstern verwendet.

    Polyamide sind sehr feste und stabile Polymere. Deshalb werden sie z.B. für Nylonstrumpfhosen verwendet. Sie gehören zur Gruppe der Thermoplaste. Das bedeutet, dass sie sich bei Hitze verformen. Deshalb eignen sie sich auch nicht als Backform.

    Phenoplaste sind sehr temperaturbeständig und besitzen eine hohe Stabilität. Sie verformen sich aufgrund der starken Molekülvernetzung kaum.

    Aminoplaste sind durch ihre Struktur gute Kunstharze. Sie können durch Härter zu Duroplasten vernetzt werden. Deshalb werden sie als Kleber in der Holzindustrie verwendet, um Spanplatten herzustellen.

  • Beschreibe die Herstellung eines Melaminharzes.

    Tipps

    Spaltet sich das Wasser ab, bevor sich die Moleküle verbinden?

    Was passiert nachdem sich das erste Wassermolekül abgespalten hat und das erste Zwischenprodukt entstanden ist?

    Lösung

    Duroplaste werden beim Erhitzen nicht weich und schmelzen, sie zersetzen sich. Deshalb sind sie ein beliebtes Material für Steckdosen. Durch ihre weit verzweigte Gitterstruktur sind sie sehr stabil, aber auch sehr unelastisch, sie verformen sich nicht. Sie isolieren sehr gut, weshalb sie in der technischen Industrie gerne eingesetzt werden.

  • Benenne die einzelnen Polymere.

    Tipps

    Jeder Monomerbaustein einer Polymerenverbindung hat funktionale Gruppen, die einen Hinweis auf die Stoffklasse geben.

    Betrachte die anorganischen Bestandteile der Monomerbausteine. Auch sie geben dir Hinweise zum Namen des Polymers.

    Lösung

    Polymere unterscheiden

    Verbindet man viele Monomere miteinander an den funktionellen Gruppen, so entstehen Polymere. Um diese Polymere zu unterscheiden, muss man zuerst die einzelnen monomeren Bausteine finden und dann die funktionellen Gruppen sowie alle anorganischen Bestandteile betrachten.

    • $–CO–O–$ $ \rightarrow$ Polyester
    • $–Si–O–Si–$ $ \rightarrow$ Silikone
    • $–CO–NR–$ $ \rightarrow$ Polyamide (R = organischer Rest)
    Bei Epoxidharzen ist es etwas schwerer. Die Epoxid-Gruppe ist ein Dreierring mit einem Sauerstoffatom. Dieser Ring steht stark unter Spannung und ist daher sehr reaktionsfreudig. In der Struktur der Epoxidharze findet sich also auch immer eine Etherbrücke.

  • Beschreibe die Grundzüge der Polykondensation.

    Tipps

    Entstehen bei der Polykondensation große Moleküle oder einzelne Bausteine?

    Die Spaltung von chemischen Verbindungen durch Wasser wird Hydrolyse genannt.

    Lösung

    Bei einer Polykondensation werden Monomere miteinander verbunden. Dabei werden niedermolekulare Stoffe, wie Wasser oder Salzsäure $HCl$, abgespalten.

    Die Verknüpfung der Monomere geschieht über die funktionellen Gruppen. Deshalb werden dort die kleinen Moleküle abgespalten.

  • Beschreibe die Herstellung von Polycarbonaten.

    Tipps

    In welchem Schritt spaltet sich bei der Polykondensation das Wasser ab?

    Was passiert bei der Polykondensation nachdem das erste Zwischenprodukt gebildet wurde?

    Lösung

    Das Aufstellen der Reaktionsgleichung einer Polykondensation:
    (vereinfachte Darstellung)

    Schritt 1:
    Schreibe dir die Edukte (Ausgangsstoffe) auf und markiere dir die funktionellen Gruppen. Anmerkung: Die Edukte müssen jeweils mind. zwei funktionelle Gruppen besitzen.

    Schritt 2:
    Nun bildet sich das erste Zwischenprodukt, das aus jeweils einem Molekül der Edukte besteht. Es entsteht auch das Nebenprodukt Wasser oder, wie in unserem Beispiel, $HCl$.

    Schritt 3:
    Nun findet eine Kettenreaktion statt, in der das Zwischenprodukt mit den Edukten reagiert. Es entsteht das Polymer.

    Polycarbonate (PC) zählen zu den Polyestern. Sie sind lichtdurchlässig und wärmebeständig. Außerdem sind sie säurebeständig und werden ebenfalls durch die Polykondensation hergestellt. Polycarbonate werden zur Herstellung von Speichermedien, wie CDs, verwendet.