Kunststoffe: Ketten und Vernetzung
Über diese App
Drei Proben aus denselben Ketten auf einer Heizplatte: Der Thermoplast fließt, das Elastomer federt zurück, der Duroplast bricht und zersetzt sich. Vernetzungsgrad einstellen, Ketten radikalisch und durch Polykondensation aufbauen, Eigenschaften zuordnen und von Eigenschaften auf die Struktur schließen.
Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.
Worum es geht
Kunststoffe bestehen aus langen Ketten, und ihr Verhalten hängt vor allem an der Vernetzung. Thermoplaste haben keine Vernetzungspunkte, nur zwischenmolekulare Kräfte halten die Ketten zusammen. Beim Erwärmen gleiten sie aneinander vorbei, der Stoff lässt sich schmelzen und neu formen. Elastomere sind weitmaschig vernetzt und federn nach dem Dehnen zurück. Duroplaste sind engmaschig vernetzt, schmelzen nicht und zersetzen sich bei starker Hitze.
Was die App zeigt
Auf einer Heizplatte stehen drei Proben aus denselben Kugel-Feder-Ketten, links ohne, in der Mitte mit wenigen, rechts mit vielen Vernetzungspunkten. Die Ketten strecken sich beim Ziehen und gleiten nur dort, wo nichts sie hält. Im Aufbau entstehen Ketten Schritt für Schritt: radikalische Polymerisation von Ethen, Polykondensation zu Polyester und Polyamid mit abgespaltenem Wasser. Das Modell ist vereinfacht: Schmelzen bei 110 °C orientiert sich an PE-LD, weitere Grenzen sind Annahmen, den Glasübergang zeigt die App nicht.
Was du ausprobierst
Du schiebst den Regler an der Heizplatte und ziehst an den Griffen. Bei einer Einzelprobe stellst du den Vernetzungsgrad ein und siehst, wie aus einem Thermoplast ein Elastomer und ein Duroplast wird. Erstarrte Schmelze formst du neu. Du ziehst Monomere an das Kettenende, ordnest Eigenschaften den drei Klassen zu und beantwortest neun Fragen, die von Eigenschaften auf die Struktur schließen.
Häufige Fragen
- Was ist der Unterschied zwischen Thermoplast, Elastomer und Duroplast?
- Thermoplaste bestehen aus linearen oder wenig verzweigten Ketten ohne Vernetzungspunkte und lassen sich schmelzen. Elastomere sind weitmaschig vernetzt und gummielastisch. Duroplaste sind engmaschig vernetzt, hart und schmelzen nicht. Alle drei können aus ähnlichen Ketten aufgebaut sein, der Unterschied liegt in den Vernetzungspunkten.
- Warum schmilzt ein Duroplast nicht?
- Seine Ketten sind durch Atombindungen zu einem engen Netz verbunden. Sie können nicht aneinander vorbeigleiten. Beim starken Erhitzen brechen Bindungen, bevor der Stoff fließen könnte, darum zersetzt er sich.
- Woran erkennt man eine Polykondensation?
- Monomere mit je zwei funktionellen Gruppen verbinden sich, und für jede neue Ester- oder Amidgruppe wird ein kleines Molekül wie Wasser abgespalten. Bei der radikalischen Polymerisation öffnen sich dagegen C=C-Doppelbindungen, und es entsteht kein Nebenprodukt.
- Was kann ich in der App selbst tun?
- Du erwärmst und dehnst Proben, änderst den Vernetzungsgrad, baust Ketten aus Monomeren und ordnest Eigenschaften zu. Ein Erklärmodus führt durch die drei Klassen.
Fach: Chemie
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