Definition und Grundlagen: Klassifizierung der Kunststoffe
Die radikalische Polymerisation ist ein chemischer Prozess, bei dem aus vielen kleinen Molekülen, den sogenannten Monomeren, durch eine Kettenreaktion lange Molekülketten, sogenannte Polymere, entstehen. Diese Reaktion wird durch spezielle Moleküle, die Radikale, gestartet. Radikale sind Atome oder Moleküle mit einem ungepaarten Elektron, das sehr reaktionsfreudig ist und die Polymerisation in Gang setzt. Die Kettenreaktion verläuft, bis keine Monomere mehr zur Verfügung stehen oder das Radikal durch eine Reaktion gestoppt wird. Du kennst das Prinzip bereits von der Radikalischen Substitution. Der entscheidende Unterschied ist, dass bei einer Substitution einzelne Substituenten ausgetauscht werden. Bei einer Radikalischen Polymerisation reagiert eine elektronendichte Doppelbindung auf ein freies Elektron am Radikal so, dass die Doppelbindung aufbricht.
Initiation - Startreaktion
Radikale wirken als Reaktionsstarter und sind deshalb wichtig bei der Radikalischen Polymerisation. Es gibt drei klassische Radikalstarter: AIBN (Azoisobutyronitril), DBPO (Dibenzoylperoxid), POS (Peroxidsulfate).
Aufgabe 1: Schaue das Video Studyflix: Radikalische Polymerisation bis 2:02 und notiere die Initiationsreaktionen der drei Starterradikale.
Propagation - Kettenwachstum
Im Propagationsschritt der radikalischen Polymerisation passiert die wahre "Chemie": Es wächst die Polymerkettenlänge, indem das aktive Radikal an das Monomer bindet. Dabei wird das Monomer selbst zu einem neuen Radikal, das dann sofort mit einem weiteren Monomer reagiert. Dieser Prozess wiederholt sich schnell, wodurch die Kette stetig länger wird. Solange Monomere verfügbar sind, setzt sich die Kettenreaktion fort, was zu einer schnellen Verlängerung des Polymers führt.
Aufgabe 2:Schaue das Video Studyflix: Radikalische Polymerisation bis 3:37 weiter und erläutere in eigenen Worten, wie das Kettenwachstum funktioniert und was eine Kettenübertragung ist.
Reaktionsbeispiel
Hilfen zur Propagation
Termination - Kettenabbruch
Im Terminationsschritt der radikalischen Polymerisation wird die Kettenreaktion gestoppt, wodurch das Wachstum der Polymerketten endet. Dies kann auf verschiedene Weisen geschehen: Zwei Radikale treffen aufeinander und verbinden sich miteinander, wodurch ein stabiler, nicht reaktiver Stoff entsteht.
Aufgabe 3:Schaue das Video Studyflix: Radikalische Polymerisation zu Ende und erläutere in eigenen Worten, wie die Termination funktioniert. Formuliere anschließend die Abbruchreaktionen für die beiden oben aufgeführten Mechanismen.
Aufgabe 4:Erläutere kurz den Unterschied zwischen dem Kettenabbruch durch Rekombination und durch Rekombination.