WikiDer > Polymerchemie

Polymeerchemie

Das Polymerchemie ist der Teil der organische Chemie das beschäftigt sich mit Synthese und Eigenschaften von Materialien mit einem besonders hohen Molmasse. Normalerweise sind das Polymere. Polymere sind organische Verbindungen was von einem je wiederholte Antwort von einem sogenannten Monomer besonders lange Ketten oder Netzwerke bilden.

Ein Beispiel: Polyethylen

Ein Beispiel für ein Polymer ist Polyethylen. Dieser bekannte Kunststoff wird häufig in Form von Sandwichbeutel, Müllsäcke und Flaschen für Milch und Haushaltsprodukte. Der monomere Baustein für diese Substanz ist Ethylen, C2huh4. Dieser Kohlenwasserstoff ist nicht gesättigt: Er enthält eine Doppelbindung. Die Strukturformel ist H2C=CH2. Unter dem Einfluss von a Katalysator (ein Radikale) ist es möglich, diese Doppelbindung teilweise aufzubrechen und eine Bindung zum nächsten Ethylenmolekül einzugehen. Es entsteht dann eine lange Kette:

... huh2C=CH2 huh2C=CH2 huh2C=CH2 huh2C=CH2 ... ⇒ ...-H2C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-...

Abhängig von den Bedingungen der Polymerisationsreaktion kann die Molmasse der gebildeten Kette mehrere Hunderttausend oder sogar Millionen erreichen Dalton.

Variationen der Molekülstruktur

Die Eigenschaften zweier Polymere aus dem gleichen Monomer können sich aufgrund der mittleren Molmasse und der Massenverteilung deutlich unterscheiden. Auch die Richtung der Polymermoleküle kann wichtig sein: Vergleicht man ein Polyethylen-Molekül mit einer Spaghetti-Klinge, dann ist ein Teller Spaghetti ein gerade Polyethylen, und die Schachtel, in der die Spaghetti vor dem Kauf geliefert wurden, ist eine bestellte Sorte.

Thermoplaste und Duroplaste

Bildet das Polymer wie in diesem Beispiel eine lange lineare Verbindung von Monomeren, verhält es sich wie a thermoplastisch: wenn es über dem ist Erweichungstemperatur erhitzt wird, wird es weich. Thermoplaste kleben mit Van-der-Waals-Bindungen und ggf. mit Wasserstoffbrücken.

Monomere, die nicht zwei, sondern mehr reaktive Stellen aufweisen, wie Ethylen, können als Polymere Netzwerke bilden. Solche Netzwerkpolymere erweichen beim Erhitzen nicht. Diese Polymere sind Duroplaste oder auch Duroplaste genannt. Duroplaste verbinden sich mit Atombindungen.

Reaktionsmechanismen

Mehrere chemische Reaktionen können die Grundlage für eine Polymerisation bilden:

  • Die Entfaltung einer Doppelbindung wie bei Polyethylen (siehe oben).
  • Ein Molekül mit sowohl einer Säuregruppe (-COOH) als auch einer Hydroxidgruppe (-OH) kann Polyester Formen. Ebenso eine 1:1 Mischung von Molekülen mit zwei Säuregruppen und Molekülen mit zwei Hydroxidgruppen.
  • EIN Nylon entsteht durch Reaktion einer Säuregruppe mit einem Amin (-NH2); dies kann auch auf zwei verschiedene Arten erfolgen.

Im Allgemeinen kann auf die gleiche Weise wie bei einem Polyester ein beliebiges Paar von zwei Gruppen, die sich miteinander verbinden können, verwendet werden, um ein synthetisches Polymer zu bilden.

Siehe auch: Polymerisation

Copolymere

Wenn zwei Verbindungen zu gemischt werden zusammen Um ein Polymer zu bilden, wird das Produkt als Copolymer bezeichnet. Dabei kann es sich wie bei einem Polyester um zwei Stoffe handeln, die 1:1 miteinander reagieren, aber auch um Stoffe, die einfach zusammengewürfelt werden, weil das statistische Copolymer interessante Eigenschaften hat. Neben der statistischen Form (Random Copolymer, AAABABBABBBABAABA) und der alternativen Form (Alternating Copolymer, ABABABABABABAB) gibt es auch eine Blockcopolymer wobei sich Blöcke der beiden Monomere abwechseln (Für die Monomere A und B zum Beispiel AAAAAAABBBBBBAAAABBBBBB...). Es gibt auch "Pfropfcopolymere" mit Seitenverzweigungen.

Biopolymere

Neben diesen synthetischen Polymeren gibt es die großen Moleküle, die die Grundlage des Lebens bilden, die sogenannten Biopolymere: Protein, Polysaccharide und DNA.

Wichtige Konzepte