30 Tage kostenlos testen

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Wichtige Polymere (Vertiefungswissen)

Bewertung

Sei der Erste und gib eine Bewertung ab!

Die Autor/-innen
Avatar
André Otto
Wichtige Polymere (Vertiefungswissen)
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Beschreibung Wichtige Polymere (Vertiefungswissen)

In diesem Video werden dir die bekanntesten Polymere vorgestellt sowie ihre Struktur beschrieben als auch deren Nutzung. Dabei unterscheiden wir generell zwischen Duro-, Thermo- und Elastoplasten sowie weiteren Mischformen. Des Weiteren unterscheidet man Polymere wie Polyethylen, Polyurethan, Polystyrol, Polytetrafluorethan und so weiter nach den in ihnen vorhandenen funktionellen Gruppen wie Halogen-, Nitrit-, Benzol- oder Amidgruppen. Wenn du mehr dazu erfahren willst, dann schau dir das Video an.

Wichtige Polymere (Vertiefungswissen) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wichtige Polymere (Vertiefungswissen) kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne folgende Kunststoffe.

    Tipps

    Alle aufgeführten Polymere sind Homopolymere.

    Ein Homopolymer ist ein Kunststoff, der nur aus einer Monomerart aufgebaut ist. Die Monomere enthalten alle mindestens eine Doppelbindung.

    Der Name von Polymeren leitet sich oft aus dem Namen des Monomers mit der Vorsilbe Poly- ab.

    Lösung

    Obige Materialien sind alles Homopolymere, d.h., sie sind ausschließlich aus einer Monomerart aufgebaut. Alle Monomere enthielten ursprünglich eine Doppelbindung mehr. Bei der Polymerisation (z.B. radikalische Polymerisation von Styrol, s. Grafik) wird die Doppelbindung benötigt, um ein neues Monomer anzuknüpfen. Deswegen ist diese im Polymer nicht mehr aufzufinden.

    Die Namen der Polymere leiten sich systematisch von den Namen des Monomers ab:

    • Polyethylen z. B. besitzt als Monomer Ethen, welches auch als Ethylen bezeichnet werden kann. Vor den Namen des Monomers wird die Vorsilbe Poly- eingefügt, und schon ist der Name vom Polymer abgeleitet worden.
  • Nenne Anwendungsbereiche folgender Kunststoffe.

    Tipps

    Ein häufig verwendetes Polyamid (PA) ist Nylon.

    PTFE dient zur Herstellung von feuerfesten Beschichtungen.

    Lösung

    Kunststoffe begegnen uns in unserem täglichen Leben: Sei es eine Verpackung, eine Flasche, eine Cremedose, das Auto oder der Laptop. Alle diese Gegenstände enthalten verschiedenartige Kunststoffe. Je nach Monomer und Herstellungsmethoden schwanken die Eigenschaften der Polymere. Während eine radikalische oder eine kationische Polymerisation meist nur sehr weiche, ölige Polymere liefert, können durch eine anionische oder katalytische Polymerisation sehr harte Materialien gewonnen werden.

    Je nach Härte des Materials und Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren, Basen und Lösungsmitteln sowie dem Austritt von gesundheitsschädlichen Stoffen (PVC → HCl) werden die Kunststoffe in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt. Viele Polyamide (v. a. Nylon) werden zur Herstellung von Kunstfasern für die Textilindustrie benötigt. Das PTFE (Teflon) ist ein wichtiger Kunststoff für inerte, nicht brennbare Beschichtungen. Die am häufigsten verwendeten Kunststoffe haben sieben Recycling-Codes erhalten (s. Grafik), durch die sie leicht auf jedem Gegenstand erkannt werden können.

    • 01: PET (Polyethylentherephthalat) → Flaschen
    • 02: HDPE (High-Density-Polyethylen) → Haushaltsgegenstände
    • 03: PVC (Polyvinylchlorid) → Leisten, Schienen, Rohre
    • 04: LDPE (Low-Density-Polyethylen) → Folien, Plastikbecher
    • 05: PP (Polypropylen) → widerstandsfähige Haushaltsmaterialien
    • 06: PS (Polystyrol) → spröde, glasklare Materialien
    • 07: O (andere Kunststoffe wie Nylon, ABS, Polycarbonat, Polyurethane und Acrylate)
  • Bestimme die Kunststoffklasse folgender Verbindungen.

    Tipps

    Bei der Kondensationsreaktion von zwei Aminosäuren wird eine Amidbindung aufgebaut.

    Carbonsäureamid

    Polyurethane werden auch Polycarbamate genannt.

    Lösung

    Die Kunststoffe unterteilen sich ebenso wie z.B. die Carbonylverbindungen in unterschiedliche Klassen. Die Bezeichnung der einzelnen Klassen leitet sich aus den funktionellen Gruppen ab.

    • PET ist beispielsweise ein Polyester, da er die charakteristische Carbonsäureestergruppe (s. Grafik) von der Terephthalsäure im Polymer enthält.
    • Polyurethane (PU, PUR) werden auch selten Polycarbamate bezeichnet, da diese funktionelle Gruppe, d.h. das Salz der Carbaminsäure, im Polymer vorhanden ist. Diese Gruppe ist sowohl eine Amid- als auch eine Estergruppe.
    • Polyamide wie z.B. Nylon enthalten die charakteristische Amidgruppe (s. Grafik).
  • Bestimme die Monomere zu folgenden Copolymeren.

    Tipps

    Isopren ist der Trivialname für 2-Methylbuta-1,3-dien.

    Alle Monomere der Copolymere besitzen mindestens eine Doppelbindung.

    Lösung

    Obige Materialien sind Copolymere, d.h., sie sind aus mindestens zwei Monomerarten aufgebaut. Alle Monomere enthielten ursprünglich eine bzw. eine Doppelbindung mehr. Bei der Polymerisation (z.B. radikalische Polymerisation von Styrol) wird die Doppelbindung benötigt, um ein neues Monomer anzuknüpfen. Deswegen ist diese im Polymer nicht mehr aufzufinden. Bei den abgebildeten Polymeren handelt es sich um:

    • ABS - Acrylnitryl-Butadien-Styrol: Diese Copolymer setzt sich aus den Monomeren Styrol, Acrylnitril (Prop-2-en-nitril, Acrylsäurenitril) und Buta-1,4-dien zusammen.
    • SAN - Styren-Acrylnitril-Copolymer: Dieses Copolymer bildet sich ebenfalls aus Acrylnitril (Prop-2-en-nitril, Acrylsäurenitril) und Styrol.
    • IIR - Isopren-Isobuten-Kautschuk oder Butylkautschuk: Dieser Kautschuk wird über eine kationische Polymerisation aus Isopren (2-Methyl-buta-1,3-dien) und Isobuten (2-Methyl-prop-1-en) dargestellt.
  • Bestimme die Trivialnamen folgender Kunststoffabkürzungen.

    Tipps

    Der Recycling-Code 01 ist oft auf Plastikflaschen zu sehen.

    Die Buchstabencodes der Polymere setzen sich meist aus den Anfangsbuchstaben der einzelnen Wortsilben zusammen.

    Lösung

    Die Kurzzeichen der Polymere beziehen sich immer auf das bzw. die Basismonomere. In einem Homopolymer enthält das Kurzzeichen meist die Abkürzung für das Monomer.

    • z.B.: PVC steht für Polyvinylchlorid, wobei VC die Abkürzung für das Monomer Vinylchlorid (auch Chlorethen genannt) ist.
    Bei Copolymeren erfolgt die Benennung über die Kurzzeichen der Homopolymere:

    • z.B. ein Polystyrol-Polyacrylnitril-Blockcopolymer erhält die Abkürzung: PS-b-PAN.
  • Erkläre die Herstellungsmethoden für folgende Polymerklassen.

    Tipps
    Lösung

    Eine Polykondensation ist eine mehrmals wiederholt ablaufende Kondensationsreaktion, die Monomere in Polymere überführt. Eingesetzte Monomere müssen mindestens zwei funktionelle Gruppen besitzen, die besonders reaktionsfähig sind (z. B. $–OH,$ $~–C(=O)-OH,$ $~–NH_2,$ $~–C(=O)-H~ …$), damit sie in solch einer Reaktion umgesetzt werden können.

    • Zur Herstellung von Polyestern werden Hydroxycarbonsäuren, Diole und Dicarbonsäuren eingesetzt. (Grafik: Synthese von Polyethylenglycol)
    • Die Polykondensation von Carbaminsäuren führt zur Ausbildung von Polyamiden (Bei Umsetzung von Aminosäuren heißt das Produkt nicht Polyamid, sondern Peptid).
    Neben der Polykondensation gibt es noch die radikalische, kationische und anionische Polymerisation. Die anionische Polymerisation eignet sich zur Polymerisation von Monomeren mit stark elektronenziehenden Gruppen ($–C(=O)-OH,~-C \equiv N,~-NO_2$), während bei einer kationischen Polymerisation nur Monomere mit elektronenschiebenden Gruppen ($NR_2,~-OR$) umgesetzt werden können. Die radikalische Polymerisation eignet sich für die Polymerisation von Verbindungen mit allylischer oder benzylischer Doppelbindung oder allgemein Alkenen (Propylen, Ethylen, Styrol, Vinylchlorid).

    Zur Synthese von den Siliconen wird keine dieser bekannten Polymerisationsvarianten eingesetzt, sondern Silicium und Chlormethan werden in einem Reaktor bei hohen Temperaturen unter Kupferkatalyse zu den Poly(organo)siloxanen umgesetzt.

30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
Im Vollzugang erhältst du:

10.828

Lernvideos

44.235

Übungen

38.880

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrer/
-innen

running yeti

In allen Fächern und Klassenstufen.

Von Expert/-innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden