129Organische Produkte B5 Kennzeichnung von Kunststoffen. A: Finden Sie Verpackungen mit diesen Kennzeichnungen. B6 Je nach Polymerisationsgrad n wird Polyisobuten in Klebeflächen von Pflastern, in Kaugummi oder Fahrradschläuchen angewendet. Viele Kunststoffe bestehen aus Polymeren, deren Monomere Derivate des Ethens sind. Ihre Moleküle leiten sich vom Ethen-Molekül ab, in dem ein oder mehrere Wasserstoff-Atome durch andere Atome oder Atomgruppen ersetzt (substituiert) sind (B4). Die unterschiedlichen Eigenschaften der Polymere (INFO) werden vor allem durch die Substituenten an den KohlenstoffAtomen der Hauptkette im Makromolekül bestimmt. Der Verzweigungsgrad der Makromoleküle aus einund demselben Monomer und der Anteil an teilkristallinen Bereichen im polymeren Material sind weitere strukturelle Merkmale, die Einfluss auf die Materialeigenschaften wie Festigkeit und Lichtdurchlässigkeit haben (INFO, B2, B3). Die Eigenschaften von Kunststoffen sind in hohem Maße von den Molekülmassen der Makromoleküle abhängig. Diese ergeben sich aus der Anzahl der Monomer-Einheiten in einem Polymer. Diese Zahl gibt der Polymerisationsgrad n wieder. So ist beispielsweise niedermolekulares Polyisobuten mit 50 < n < 100 klebrig, hochmolekulares Polyisobuten mit n > 1000 elastisch und Polyisobuten mit sehr hohen Polymerisationsgraden fest und unelastisch (vgl. Chemie 2000+ Einführungsphase, S. 91). Entsprechend kann Polyisobuten sehr unterschiedliche Anwendungen finden (B6). Ähnliches gilt auch für andere Polymere: Ultrahochmolekulares Polyethen mit Molekülmassen von mehr als 1.000.000 u eignet sich dank seiner hohen Festigkeit und Gleitfähigkeit für künstliche Hüftgelenke. Da Polymerisationsreaktionen nicht ausschließlich zu identisch langen Makromolekülen führen, gibt n immer den mittleren Polymerisationsgrad an. Experimentell lässt sich der mittlere Polymerisationsgrad einer Polymerprobe bestimmen, indem man das Polymer in einem geeigneten Lösemittel löst und die Zeit misst, die ein bestimmtes Volumen dieser Lösung braucht, um durch eine vorgegebene Öffnung zu fließen. Unter standardisierten Bedingungen kann man dann mithilfe von Literaturdaten den mittleren Polymerisationsgrad berechnen. Die Eigenschaften von Kunststoffen lassen sich gezielt planen und verwirklichen, indem man Copolymere erzeugt. Copolymere sind Polymere aus zwei oder mehreren verschiedenen Monomer-Sorten. Ein Beispiel ist das Copolymer aus Ethenund Tetrafluorethen-Monomeren mit dem Handelsnamen ETFE (vgl. S. 135). Der Aufbau von Makromolekülen lässt sich durch Angabe der kleinsten, sich stets wiederholenden Struktureinheit, der Repetiereinheit, in eckigen Klammern übersichtlich darstellen, wie hier für Polyethen und Polyisobuten gezeigt ist: Aufgabe A1 Formulieren Sie zu den in B4 genannten Polymeren die jeweiligen Repetiereinheiten. Struktur und Eigenschaften von Polymeren Fachbegriffe Polymer, Monomer, Substituent, Verzweigungsgrad, teilkristalline Bereiche, Polymerisationsgrad n, Copolymer, Repetiereinheit Bedeutung der Ziffern: 01 PET Polyethenterephthalat 02 PE-HD Polyethen hoher Dichte („high density“) 04 PE-LD Polyethen niedriger Dichte („low density“) 03 PVC Polyvinylchlorid 05 PP Polypropen 06 PS Polystyrol 07 O Sonstige („Others“) C C H H HH n Polyethen Polyisobuten C C H HCH3 CH3 n 3377_01_01_2012_Kap3_124_211 23.09.14 06:28 Seite 129 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge tu m d es C .C . B uc hn er V er la gs