Kunststoffe und deren Eigenschaften

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Questions and Answers

Bei welcher chemischen Reaktion lagern Atome oder Atomgruppen an die Doppel- oder Dreifachbindung eines ungesättigten Moleküls an?

  • Oxidation
  • Addition (correct)
  • Kondensation
  • Substitution

Was entsteht bei der Addition im Gegensatz zu vielen anderen Reaktionen?

  • Ein Katalysator
  • Zwei neue Einfachbindungen (correct)
  • Wasser
  • Ein Nebenprodukt

Was beschreibt Katalysatoren in Bezug auf chemische Reaktionen?

  • Sie verändern die Ausgangsstoffe permanent.
  • Sie erhöhen die Stabilität der Moleküle.
  • Sie sind an der Bildung von Nebenprodukten beteiligt.
  • Sie beeinflussen den Start der Reaktion. (correct)

Welche Aussage über die Prozesse der Kondensation ist korrekt?

<p>Kondensation ist eine besondere Form der Substitution. (B)</p> Signup and view all the answers

Was passiert während der Addition in Bezug auf Mehrfachbindungen?

<p>Sie werden aufgespalten. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft beschreibt Thermoplasten?

<p>Sie werden bei Erwärmung formbar. (B)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet der griechische Begriff 'elast' in Bezug auf Elastomere?

<p>Dehnbar. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Biopolymere ist korrekt?

<p>Sie werden aus Aminosäuren synthetisiert. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Hauptunterscheidung zwischen Thermoplasten und Elastomeren?

<p>Thermoplasten können mehrfach geformt werden, Elastomere sind elastisch. (D)</p> Signup and view all the answers

Wofür steht der lat. Begriff 'durus' im Kontext der Materialwissenschaft?

<p>Die Eigenschaft, hart zu sein. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine der wichtigsten Funktionen von Reaktionsmechanismen in der Chemie?

<p>Sie veranschaulichen die exakten Abläufe der Umwandlung von Edukten in Produkte. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Art der Eliminierung entsteht durch den Verlust von Wasserstoff?

<p>Dehydrierung (A)</p> Signup and view all the answers

Was wird bei der Dehydratisierung eliminiert?

<p>Wasser (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Verbindungen können an einer Eliminierungsreaktion teilnehmen?

<p>Alkane, Halogenalkane und Alkohole (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die 'Grauzone' in den Reaktionsmechanismen?

<p>Die Übergangszustände und Zwischenstoffe während der Umwandlung. (D)</p> Signup and view all the answers

Was entsteht bei der Dehydrohalogenisierung?

<p>Halogenwasserstoff (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Reaktion wird durch die elektrophile Addition charakterisiert?

<p>Bildung von Monomeren (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Reaktionsmechanik in Bezug auf Produkte?

<p>Sie verdeutlicht die exakten Abläufe von der Reaktion bis zu den Produkten. (B)</p> Signup and view all the answers

Was passiert zuerst im Polykondensationsmechanismus der Amidsynthese?

<p>Das Sauerstoffatom der Carbonyl-Gruppe wird protoniert. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt das Aminoethan-Molekül im Polykondensationsmechanismus?

<p>Es wirkt als nucleophiles Teilchen. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche chemische Verbindung wird zu Beginn des Mechanismus protoniert?

<p>Methansäure (B)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Schritte geschieht nach der Protonierung im Mechanismus?

<p>Der nucleophile Angriff findet statt. (C)</p> Signup and view all the answers

Was stellt das Aminoethan-Molekül für die Elektronenpaarbindung zur Verfügung?

<p>Ein nichtbindendes Elektronenpaar (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften beschreibt am besten das Katalysatormolekül in diesem Prozess?

<p>Es fördert die Protonierung im ersten Schritt. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Funktion hat die Carbonyl-Gruppe während des Mechanismus?

<p>Sie wird protoniert und agiert als Elektronenakzeptor. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel der Polykondensation im Rahmen der Amidsynthese?

<p>Die Synthese von Amidverbindungen. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten, warum Duroplasten nicht schmelzen?

<p>Sie haben eine engmaschige, dreidimensionale chemische Vernetzung. (B)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht in einer Eliminierungsreaktion mit einem Kation?

<p>Es wird Wasser gebildet. (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Hauptursache für die Stabilität von Duroplasten?

<p>Die chemischen Bindungen zwischen den Molekülketten. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie kann man die Struktur von Duroplasten am besten beschreiben?

<p>Als ein festes, dreidimensionales Netzwerk. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen ist nicht korrekt bezüglich der Eigenschaften von Duroplasten?

<p>Sie können bei Wärme gegeneinander gleiten. (A)</p> Signup and view all the answers

Was entsteht als Resultat einer erneuten Protonierung und dem Umklappen von Elektronenpaaren in der Chemie?

<p>U-Ethylformamid (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Molekül wird in einer Eliminierungsreaktion durch das Kation abgetrennt?

<p>Ein Wassermolekül (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die chemische Stabilität von Duroplasten erreicht?

<p>Durch kovalente Bindungen zwischen den Polymerketten. (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt den Aufbau von vernetzten Makromolekülen?

<p>Sie können amorph oder teilkristallin sein. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Verhalten zeigt ein amorphes Material bei hohen Temperaturen?

<p>Es bleibt weich und formbar, schmilzt aber nicht. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Temperaturänderung führt zur Zersetzung eines Materials?

<p>Bei sehr hohen Temperaturen. (D)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Materialien ist ein Beispiel für ein amorphes Material?

<p>Epoxidharze (B)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Materialien ist nicht vernetzt?

<p>Polyethen (D)</p> Signup and view all the answers

Was passiert, wenn ein amorphes Material abgekühlt wird?

<p>Es kann sich verformen und die neue Form behalten. (B)</p> Signup and view all the answers

Was charakterisiert thermoplastische Kunststoffe?

<p>Sie können immer wieder erhitzt und geformt werden. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft haben teilkristalline Materialien?

<p>Sie besitzen langfristige Ordnung in der Atomstruktur. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Materialien erfordert hohe Temperaturen, um zu schmelzen?

<p>Epoxidharz (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft ist typisch für amorphe Materialien?

<p>Sie zeigen keine langreichweitige Ordnung. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Biopolymere

Große Moleküle, die aus sich wiederholenden Einzelbausteinen aufgebaut sind, wie beispielsweise Proteine aus Aminosäuren.

Proteine

Biopolymere, die aus Aminosäuren aufgebaut sind.

Thermoplasten

Kunststoffe, die sich durch Erhitzen verformen lassen und bei Abkühlung ihre Form behalten.

Elastomere

Kunststoffe, die sich dehnen lassen und ihre ursprüngliche Form nach dem Loslassen wieder annehmen.

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Kunststoff-Einteilung

Systematische Kategorisierung von Kunststoffen in Gruppen wie Thermoplasten und Elastomere basieren auf ihren physikalischen Eigenschaften.

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Addition (Chemie)

Eine chemische Reaktion, bei der Atome oder Atomgruppen an die Doppel- oder Dreifachbindung eines ungesättigten Moleküls angelagert werden. Dabei wird die Mehrfachbindung aufgespalten und es entstehen neue Einfachbindungen.

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Ungesättigtes Molekül

Ein Molekül, das mindestens eine Doppel- oder Dreifachbindung zwischen zwei Atomen besitzt.

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Kondensation (Chemie)

Eine chemische Reaktion, bei der zwei Moleküle unter Abspaltung eines kleinen Moleküls, wie z.B. Wasser, miteinander verbunden werden.

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Substitutionsreaktion

Eine chemische Reaktion, bei der ein Atom oder eine Atomgruppe in einem Molekül durch ein anderes Atom oder eine andere Atomgruppe ersetzt wird.

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Nebenprodukt

Ein Stoff, der bei einer chemischen Reaktion zusätzlich zum Hauptprodukt entsteht.

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Protonierung

Der Prozess, bei dem ein Proton (H+) an ein Molekül gebunden wird.

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Nucleophiler Angriff

Ein Angriff eines Elektronenpaars eines Nucleophils auf ein elektrophiles Zentrum.

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Methansäure-Molekül

Das einfachste Carbonsäure-Molekül, auch bekannt als Ameisensäure.

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Carbonyl-Gruppe

Eine funktionelle Gruppe in organischen Molekülen, bestehend aus einem Kohlenstoffatom, das mit einem Sauerstoffatom durch eine Doppelbindung verbunden ist.

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Katalysator

Eine Substanz, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, ohne selbst verbraucht zu werden.

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Aminoethan-Molekül

Ein einfaches Amin-Molekül, das eine Aminogruppe (-NH2) enthält.

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Nichtbindendes Elektronenpaar

Ein Elektronenpaar, das nicht an einer Bindung beteiligt ist.

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Elektronenpaarbindung

Eine chemische Bindung, die durch die gemeinsame Nutzung eines Elektronenpaars zwischen zwei Atomen gebildet wird.

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Eliminierungsreaktion

Eine chemische Reaktion, bei der ein Molekül ein kleines Molekül wie Wasser oder Halogenwasserstoff abspaltet und eine Doppelbindung entsteht.

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Dehydrierung

Eine Eliminierungsreaktion, bei der ein Molekül Wasser abspaltet.

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Dehydratisierung

Ein Prozess, bei dem ein Stoff Wasser verliert.

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Dehydrohalogenisierung

Eine Eliminierungsreaktion, bei der ein Molekül Halogenwasserstoff abspaltet.

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Additionsreaktion

Eine Reaktion, bei der ein Molekül an eine bestehende Doppelbindung oder Dreifachbindung addiert wird.

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Elektrophile Addition

Eine Additionsreaktion, bei der ein elektrophiles Reagenz an eine Doppelbindung addiert wird.

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Reaktionsmechanismus

Eine Schritt-für-Schritt-Darstellung der einzelnen Schritte einer chemischen Reaktion, inklusive aller Zwischenprodukte und Übergangszustände.

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Modellbetrachtung

Die Betrachtung und Analyse von chemischen Reaktionen auf der Ebene von Molekülen und Atomen, um die Veränderungen während der Reaktion zu verstehen.

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Meros Teil

Ein Teil eines größeren Ganzen. Ein Teil eines größeren Ganzen. Dies kann sich auf chemische Verbindungen oder auch auf physische Objekte beziehen.

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Modelhafter Aufbau

Die Art und Weise, wie ein Material auf atomarer Ebene aufgebaut ist. Es beschreibt die räumliche Anordnung der Atome und Moleküle im Material.

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Linearer Aufbau

Die Bausteine des Materials sind in einer geraden Linie angeordnet. Die Atome sind in Ketten oder Fäden verbunden.

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Dreidimensionaler (Vernetzter) Aufbau

Die Bausteine des Materials sind in einem dreidimensionalen Netzwerk miteinander verbunden. Die Atome sind in einem komplexen, räumlichen Gefüge angeordnet.

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Amorph

Ein Material, dessen Bausteine ungeordnet sind. Die Atome sind in einer unregelmäßigen Struktur angeordnet.

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Teilkristallin

Ein Material, das sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche enthält. Die Atome sind teilweise geordnet, teilweise ungeordnet.

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Verhalten beim Erhitzen: Thermoplast

Wird beim Erhitzen weich und formbar. Bei Abkühlung behält es seine neue Form.

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Verhalten beim Erhitzen: Elastomer

Bleibt bei hohen Temperaturen elastisch und dehnbar. Erweicht bei sehr hohen Temperaturen.

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Verhalten beim Erhitzen: Duroplast

Zersetzt sich bei hohen Temperaturen und verkohlt. Behält seine Form.

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Welche Materialien gehören zu den Thermoplasten?

Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol (PS) und viele andere Kunststoffe.

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Duroplasten

Kunststoffe, die nach dem Aushärten nicht mehr schmelzen oder verformen können.

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Dreidimensionale Vernetzung

Bei Duroplasten sind die Polymerketten durch starke chemische Bindungen in einem dreidimensionalen Netzwerk miteinander verbunden.

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Stabilität von Duroplasten

Die enge Vernetzung der Polymerketten macht Duroplasten extrem stabil und hitzebeständig.

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Schmelzverhalten von Duroplasten

Duroplasten schmelzen nicht, weil die starke Vernetzung verhindert, dass die Molekülketten beim Erhitzen aneinander gleiten.

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Kovalente Bindungen

Die starke Vernetzung in Duroplasten entsteht durch kovalente Bindungen zwischen den Polymerketten.

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Chemische Stabilität

Kovalente Bindungen sind chemisch stabil und zerfallen nicht bei hohen Temperaturen, daher schmelzen Duroplasten nicht.

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Polymerketten

Lange Molekülketten, die sich bei Duroplasten durch kovalente Bindungen zu einem Netzwerk verbinden.

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Verhalten von Duroplasten beim Erhitzen

Duroplasten zersetzen sich bei hohen Temperaturen und verkohlen, anstatt zu schmelzen.

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Study Notes

Kunststoffe

  • Polymere bestehen aus vielen Makromolekülen, die kettenartig aus Monomeren aufgebaut sind.
  • Polymere sind die Grundbausteine von Kunststoffen.
  • Biopolymere sind natürlich vorkommende Polymere, die Grundbausteine für lebende Organismen sind. Proteine sind Beispiele für Biopolymere, die aus Aminosäuren aufgebaut sind.

Einteilung von Kunststoffen

  • Thermoplasten: erweicht und formbar bei Wärme, behalten ihre Form beim Abkühlen. Beispiele: Polyethylen, Polypropen, Polystyrol, Epoxidharze, Phenolharze.
  • Duroplasten: werden bei hoher Temperatur, z.B. unter Druck oder bei speziellen Reaktionen, vernetzt, und verformen und schmelzen nicht mehr. Erhitzen führt zur Zersetzung, sie verkohlen.
  • Elastomere: dehnbar, können ihre Form behalten. Beispiele: Gummi, natürlicher Kautschuk.

Amorphe, teilkristalline & kristalline Stoffe

  • Amorphe Stoffe: keine langreichweitige Ordnung der Atome/Moleküle, unregelmäßig.
  • Teilkristalline Stoffe: besitzen sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche (geordnet und ungeordnet).
  • Kristalline Stoffe: geordnete Anordnung der Teilchen in einem regelmäßigen Muster.

Eigenschaften von Kunststoffen

  • Amorphe Thermoplasten: sind unterhalb der Glastemperatur hart, spröde und meist transparent.
  • Kristalline Thermoplasten: meist fest und spröde, können aber transparent oder opal sein, abhängig von der Gitterstruktur.

Bioabbaubare Kunststoffe

  • Biopolymere: biologisch abbaubar und aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen.
  • Synthetische Biopolymere: Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden.

Reaktionen in der organischen Chemie

  • Substitution: Atome oder Atomgruppen werden ausgetauscht.
  • Addition: Atome oder Atomgruppen werden an eine Doppel- oder Dreifachbindung angelagert.
  • Eliminierung: Eine oder mehrere Atomgruppen werden von der Verbindung abgespalten, wobei meist eine neue Mehrfachbindung entsteht.
    • Dehydrierung: Abspaltung von Wasser
    • Dehydratisierung: Abspaltung von Wasserstoff
    • Debycerohalogenisierung: Abspaltung von Halogenwasserstoff

Polymerisation

  • Polymerisation: Prozess, bei dem sich viele kleine Moleküle (Monomere) zu einem großen Molekül (Polymer) verbinden.
    • Radikalische Polymerisation: Initiator zerfällt in Radikale, die Monomere angreifen. Kettenwachstum durch Addition von weiteren Monomeren. Kettenabbruch durch Kombination von Radikalen.
    • Polykondensation: Bildung von Polymeren durch wiederholte Kondensation (Abspaltung) kleiner Moleküle (z. B. Wasser).

Andere Kunststoffe

  • Polyester: Geformt durch polykondensation (Aufbau mit Monomeren wie Säuren & Alkohole), Nebenprodukt oft Wasser
  • Polyurethan: Bildung durch Addition von Isocyanaten und Polyolen
  • Epoxide: besonders reaktionsfreudige Stoffe, Polymer durch Addition.

Bedeutung

  • Kunststoffe sind in vielen Bereichen des täglichen Lebens unerlässlich.
  • Es gibt verschiedene Arten von Kunststoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften, die sie für verschiedene Anwendungen geeignet machen.
  • Nachhaltige Entwicklung ist ein wichtiges Anliegen bei der Herstellung von Kunststoffen

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