Wärme (Licht) 131Organische Produkte B5 Radikale und Moleküle. A: Erklären Sie, welche Bindungen in den Molekülen aus B2 gespalten werden müssen, damit diese Teilchen entstehen. Aus flüssigem Methylmethacrylat MMA bzw. Styrol (Ethenylbenzol) können unter Zugabe eines Starters (Initiators) die organischen Werkstoffe Polymethylmethacrylat PMMA (B1) bzw. Polystyrol PS hergestellt werden (V1 bis V3). Dabei laufen Polymerisationen ab, d.h. die Verknüpfungen vieler identischer Monomer-Einheiten zu Polymer-Molekülen. Die Polymerisation von Methylmethacrylat MMA verläuft nach folgenden charakteristischen Reaktionsschritten: 1. In der Startreaktion werden aus den Starter-Molekülen Radikale R•, Teilchen mit einem ungepaarten Elektron, gebildet (B5). Vereinfacht kann die Startreaktion folgendermaßen dargestellt werden: R – R 2 R· (1) 2. In den Kettenreaktionen reagiert jeweils ein Radikal mit einem MonomerMolekül unter Bildung eines neuen Radikals: Die Reaktion (3) wiederholt sich mit jeweils einem weiteren Monomer-Molekül. So wachsen bei fortschreitender Polymerisation langkettige Makroradikale M• heran, in die immer mehr Monomer-Moleküle eingebaut sind. Das Reaktionsgemisch wird dabei immer zähflüssiger und härtet schließlich aus. 3. Bei den Abbruchreaktionen reagieren zwei Radikale zu einem Molekül. Dadurch wird die Kettenreaktion gestoppt: M· + ·R M –– R und M· + ·M M –– M und R· + ·R R –– R (4) Diese Art von Polymerisationen verläuft nach dem sogenannten Radikalketten-Mechanismus, weil Radikale als reaktive Zwischenstufen auftreten und weil die einzelnen Reaktionen wie die Glieder einer Kette ineinandergreifen. Industriell werden Scheiben aus Plexiglas® ähnlich wie in V3 in dem sogenannten Kammergießverfahren hergestellt. Dabei kann die Reaktionswärme aus der exothermen Polymerisation besser abgeführt und die Bildung von Gasbläschen durch verdampfendes Monomer vermieden werden. Aufgaben A1 Erläutern Sie, warum die Bezeichnung Katalysator für den Starter (Initiator) bei einer Polymerisation nicht zutrifft. A2 Die Makromoleküle in einer Probe aus Polymethylmethacrylat PMMA haben nicht alle die gleiche Molekülmasse. Erläutern Sie, welche der Reaktionsschritte (1) bis (4) dafür verantwortlich sind. Radikalische Polymerisation Fachbegriffe Starter (Initiator), Polymerisation, Startreaktion, Radikal, Kettenreaktion, Abbruchreaktion, Radikalketten-Mechanismus, Kammergießverfahren CH3C C CH3 CH3 CN CH3 CN · + N2 + · · +2 CO2+ · B4 Steckbrief Methylmethacrylat MMA. A: Erstellen Sie mithilfe des Internets einen analogen Steckbrief für Styrol (Ethenyl benzol). Methylmethacrylat C5H8O2 Eigenschaften: farblose Flüssigkeit, charakteristischer Geruch, schlecht wasserlöslich,Ä = 0,94 g/cm3, cm = – 48 °C,cb = 100 °C B6 Designer-Gegenstände aus Plexiglas®. A: Erklären Sie, warum es schwierig ist, dicke Platten und Blöcke aus Plexiglas® blasenfrei herzustellen. C C H2C CH3 O CH3O (2) (3) C COOCH3 H2C CH3 R· + R CH2 C CH2C COOCH3 H2C CH3 + C· COOCH3 R CH3 CH2 C· COOCH3 R CH3 CH2 COOCH3 CH3 C· COOCH3 CH3 3377_01_01_2012_Kap3_124_211 23.09.14 06:28 Seite 131 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei g nt um d es C .C . B uc hn er V er ag s