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Polymerisation: Monomere verknüpfen sich zur Polymerkette (PE, PP, PVC, PTFE, PS)

ChemieBiomoleküle und PolymereAlter 17–18

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Monomermoleküle mit einer C=C-Doppelbindung (Ethen, Propen, Vinylchlorid, Tetrafluorethen, Styrol) bewegen sich frei; bei der Polymerisation öffnet sich die π-Bindung und jedes Monomer lagert sich an das wachsende Kettenende an. Die Lernenden zählen die Wiederholungseinheiten n und sehen die Gleichung n CH₂=CHX → (–CH₂–CHX–)n sowie die molare Masse des Polymers M = n × M(Monomer). Ein Tab Radikalmechanismus zeigt Kettenstart durch ein Peroxid, Fortpflanzung und Abbruch mit Halbpfeilen und lässt die Starterkonzentration ändern, um die mittlere Kettenlänge zu verändern.

Lektion: Begriff und Aufbau der Polymere; Polymerisation; polymere Werkstoffe (Kunststoffe)

Was sie zeigt

Bei der Polymerisation verbinden sich viele kleine Monomermoleküle zu einer sehr langen Kette. Jedes Monomer braucht eine C=C-Doppelbindung: Die π-Bindung bricht, eine neue σ-Bindung zum nächsten Monomer entsteht, und es wird kein kleines Molekül abgespalten, daher ist die molare Masse des Polymers n-mal die des Monomers. Viele Polymerisate entstehen in einer radikalischen Kettenreaktion: Ein Peroxid-Starter zerfällt in Radikale (Kettenstart), ein Radikal addiert Monomer um Monomer (Fortpflanzung), und zwei Radikale vereinigen sich (Abbruch). Mehr Starter bedeutet gleichzeitig mehr Radikale, daher wird jede Kette früher abgebrochen und die mittlere Kette ist kürzer.

So funktioniert es

Wählen Sie unter Kettenwachstum ein Monomer und drücken Sie Polymerisieren, um die Einheiten sich anlagern zu sehen, während Gleichung und molare Masse mitlaufen. Stellen Sie unter Radikalmechanismus die Starterkonzentration ein und drücken Sie Start: Das Feld zeigt jeden Schritt mit Halbpfeilen, und das Histogramm sammelt die Längen der fertigen Ketten. Jeder beendete Lauf kommt in die Tabelle, sodass Sie verschiedene Konzentrationen vergleichen können.

Einstellbare Parameter

  • Monomer Ethen CH₂=CH₂ → PE, Propen CH₂=CH–CH₃ → PP, Vinylchlorid CH₂=CHCl → PVC, Tetrafluorethen CF₂=CF₂ → PTFE, Styrol CH₂=CH–C₆H₅ → PS
  • Anzahl n der zu verknüpfenden Einheiten 3–30
  • Verknüpfungsgeschwindigkeit 0,5–4 Einheiten/s
  • Substituenten beschriften
  • Ansicht Kettenwachstum, Radikalmechanismus
  • Starterkonzentration 1–16 mmol/L

Fragen zum Erkunden

  1. Welches Strukturmerkmal muss ein Monomer besitzen, damit es polymerisieren kann?
  2. Eine Polyethen-Probe hat eine molare Masse von 28 000 g/mol. Wie groß ist ihr Polymerisationsgrad n?
  3. Wie sieht die Wiederholungseinheit von PVC aus, und wie hängt sie mit der Struktur von Vinylchlorid zusammen?
  4. Was geschieht bei Kettenstart, Kettenfortpflanzung und Kettenabbruch der radikalischen Polymerisation?
  5. Warum ergibt eine höhere Starterkonzentration kürzere Polymerketten?

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